信号量（Semaphore）

在python的多线程体系中，一共有4种锁：

• 同步锁（互斥锁）：Lock；
• 递归锁：RLock；
• 信号量：Semaphore；
• 同步条件锁：Condition.

信号量（semaphore）是一种可以控制线程并发数的锁，也就是控制同一时刻有多少线程可以获取内存资源。信号量通过内部计数器来控制线程的进入和执行，实例属性value用来设置计数器的大小（默认为1）。这就好比在一个地方有10个停车位（value=10），同时可以停10辆车；当第11辆车过来时，需要等待其他车辆把停车位让出来。信号量相当于批量给线程加锁，Lock和RLock都是给一个线程加锁，而我们实例化一个信号量后，就可以给多个线程加锁，保证同一时刻多个线程在执行（其实是来回切换）。

Semaphore内部也定义了acquire()和release()两个方法。当调用acquire()方法时内部计数器减1，有线程获取了执行权；调用release()方法时计数器加1，有线程释放了执行权，其他线程就可以进入执行。当计数器的值等于0时，acquire()方法会阻塞线程的执行，直到有线程调用release()方法后使该计数器的值大于0。

• acquire(blocking=True, timeout=None)：当使用默认参数调用该方法时，如果内部计数器大于1，将其减1。
  • 第一个参数blocking，默认为True，即当计数器（value值）为0时阻塞线程进入执行，直到有其他线程调用release()方法将计数器设置到大于0，这个过程有严格的联锁控制，以保证如果有多条线程正在等待解锁，release() 调用只会唤醒其中一条线程（随机唤醒）。此时这个方法返回True，或无限阻塞；如果blocking=False，则不阻塞线程的执行，但是这种情况下其他线程获取执行失败，此时acquire方法返回False。
  • 第二参数timeout，设置最多阻塞多少秒，如果超时（即在这段时间内线程并未获取执行权），就会返回False。
• release()：没有参数，调用该方法时，使内部计数器加1（释放某个线程，允许其他等待线程进入执行）。

示例1：当调用默认参数的acquire方法时：

import threading, time


class MyThread(threading.Thread):

    def run(self):
        get_flag = semaphore.acquire() # 线程获取执行权
        print("get_flag(before if)--->", get_flag) # 打印acquire()方法的返回值
        if get_flag:
            print(self.name, "...at ", time.ctime())
            time.sleep(3) # 每个线程执行3秒
            print("%s has done... at %s" % (self.name, time.ctime()))
            semaphore.release()


if __name__ == "__main__":

    semaphore = threading.Semaphore(2) # 容量为2，每次允许2个线程执行

    threads = []

    for i in range(10): # 创建10个线程实例
        threads.append(MyThread())

    for t in threads:
        t.start()

 打印结果如下：

get_flag(before if)---> True
Thread-1 ...at  Mon Mar 25 10:51:21 2019
get_flag(before if)---> True
Thread-2 ...at  Mon Mar 25 10:51:21 2019
Thread-2 has done... at Mon Mar 25 10:51:24 2019
get_flag(before if)---> True
Thread-1 has done... at Mon Mar 25 10:51:24 2019
Thread-3 ...at  Mon Mar 25 10:51:24 2019
get_flag(before if)---> True
Thread-4 ...at  Mon Mar 25 10:51:24 2019
Thread-4 has done... at Mon Mar 25 10:51:27 2019
Thread-3 has done... at Mon Mar 25 10:51:27 2019
get_flag(before if)---> True
get_flag(before if)---> True
Thread-6 ...at  Mon Mar 25 10:51:27 2019
Thread-5 ...at  Mon Mar 25 10:51:27 2019
Thread-5 has done... at Mon Mar 25 10:51:30 2019
Thread-6 has done... at Mon Mar 25 10:51:30 2019
get_flag(before if)---> True
get_flag(before if)---> True
Thread-7 ...at  Mon Mar 25 10:51:30 2019
Thread-8 ...at  Mon Mar 25 10:51:30 2019
Thread-7 has done... at Mon Mar 25 10:51:33 2019
Thread-8 has done... at Mon Mar 25 10:51:33 2019
get_flag(before if)---> True
get_flag(before if)---> True
Thread-9 ...at  Mon Mar 25 10:51:33 2019
Thread-10 ...at  Mon Mar 25 10:51:33 2019
Thread-10 has done... at Mon Mar 25 10:51:36 2019
Thread-9 has done... at Mon Mar 25 10:51:36 2019

Process finished with exit code 0

可以看到，当使用默认blocking=True时，每个线程都成功地获取了执行权。每次允许2个线程执行，其他线程会被阻塞，等待被执行的线程释放执行权后，其他线程再进入执行。

示例2：当blocking=False时

import threading, time


class MyThread(threading.Thread):

    def run(self):
        get_flag = semaphore.acquire(blocking=False)
        print("get_flag(before if)--->", get_flag)
        if get_flag:
            print(self.name, "...at ", time.ctime())
            time.sleep(3)
            print("%s has done... at %s" % (self.name, time.ctime()))
            semaphore.release()


if __name__ == "__main__":

    semaphore = threading.Semaphore(2)

    threads = []

    for i in range(10):
        threads.append(MyThread())

    for t in threads:
        t.start()

打印结果：

get_flag(before if)---> True
Thread-1 ...at  Mon Mar 25 10:57:27 2019
get_flag(before if)---> True
Thread-2 ...at  Mon Mar 25 10:57:27 2019
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
get_flag(before if)---> False
Thread-2 has done... at Mon Mar 25 10:57:30 2019
Thread-1 has done... at Mon Mar 25 10:57:30 2019

Process finished with exit code 0

可以看到，第一批的线程获取了执行权；但是其他线程并没有被阻塞（blocking=False），所以它们也会去争取执行权，但是获取失败，acquire()方法返回了False。即便线程释放了执行权，其他线程也不再去争取了。所有线程就会在第一批线程执行结束后退出。

参考：

http://www.cnblogs.com/yuanchenqi/articles/6248025.html

https://blog.csdn.net/asdasdasd123123123/article/details/84139000