python 多线程编程之_thread模块

参考书籍：python核心编程

_thread模块除了可以派生线程外，还提供了基本的同步数据结构，又称为锁对象（lock object，也叫原语锁、简单锁、互斥锁、互斥和二进制信号量）。

下面是常用的线程函数：

函数	描述
start_new_thread(function,args,kwargs=None)	派生一个新的线程，使用给定的args和可选的kwargs来执行function
allocate_lock()	分配LockType对象
exit()	退出线程指令
LockType锁对象的方法
acquire(wait=None)	尝试获取锁对象
locked()	如果获取了锁对象则返回True，否则返回False
release()	释放锁

_thread模块的核心函数是start_new_thread()。专门用来派生新的线程。

我们对上节文章的onethr.py文件稍作修改：

#!/usr/bin/env python

import _thread
from time import sleep,ctime

def loop0():
    print('开始循环0次在：',ctime())
    sleep(4)
    print('结束循环0次在：',ctime())

def loop1():
    print('开始循环1次在：',ctime())
    sleep(2)
    print('结束循环1次在：',ctime())

'''    
def main():
    print('开始于：',ctime())
    loop0()
    loop1()
    print('所有的任务都完成于：',ctime())
''' 

def main():
    print('starting at:', ctime())
    _thread.start_new_thread(loop0, ())
    _thread.start_new_thread(loop1, ())
    sleep(6)
    print('all done at:', ctime())
    
if __name__ =='__main__':
    main(

执行该脚本三遍，结果：

PS C:UsersWC> python E:Python3.6.3workspacemtsleepA.py
starting at: Mon Mar 26 21:56:10 2018
开始循环1次在： Mon Mar 26 21:56:10 2018
开始循环0次在： Mon Mar 26 21:56:10 2018
结束循环1次在： Mon Mar 26 21:56:12 2018
结束循环0次在： Mon Mar 26 21:56:14 2018
all done at: Mon Mar 26 21:56:16 2018
PS C:UsersWC> python E:Python3.6.3workspacemtsleepA.py
starting at: Mon Mar 26 22:00:43 2018
开始循环0次在： Mon Mar 26 22:00:43 2018
开始循环1次在： Mon Mar 26 22:00:43 2018
结束循环1次在： Mon Mar 26 22:00:45 2018
结束循环0次在： Mon Mar 26 22:00:47 2018
all done at: Mon Mar 26 22:00:49 2018
PS C:UsersWC> python E:Python3.6.3workspacemtsleepA.py
starting at: Mon Mar 26 22:00:56 2018
开始循环0次在： Mon Mar 26 22:00:56 2018
开始循环1次在： Mon Mar 26 22:00:56 2018
结束循环1次在： Mon Mar 26 22:00:58 2018
结束循环0次在： Mon Mar 26 22:01:00 2018
all done at: Mon Mar 26 22:01:02 2018

由上面的代码可知，start_new_thread()必须包含两个参数，即使要执行的函数不需要参数，也要传递一个空元组。

我们注意到：loop0还是loop1开始的顺序竟然可以是无序的；loop0和loop1是同时执行的；loop1是在loop0之前结束的；整个程序一共耗时6秒。

我们可以说，loop0和loop1是并发执行的。

我们在主程序（其实也就是主线程）中增加了一个sleep(6)的语句，这其实是为了避免主程序结束的时候，loop0和loop1两个线程还没有结束的问题。这也是_thread模块的一种线程同步机制。

但是，我们要说这样使用sleep()来进行线程同步是不靠谱的，这也是_thread的一个弊端所在。

这时，我们可以引用锁机制来实现相应的线程管理，并且同时改善单独的循环函数实现方式：

import _thread
from time import sleep, ctime
#不再把4秒和2秒硬性的编码到不同的函数中，而是使用唯一的loop()函数，并把这些常量放进列表loops中
loops=[4,2]
#代替了之前的loop*()函数，三个参数分别代表了处于第几个循环中，睡眠时间和锁对象。每个循环执行到最后一句的时候，释放锁对象，告诉主线程该线程已完成
def loop(nloop,sec,lock):
    print('开始循环',nloop,'在：',ctime())
    sleep(sec)
    print('循环',nloop ,'结束于：',ctime())
    lock.release()
    
def main():
    print('开始于：',ctime())
    locks=[]
    nloops=range(len(loops))
    
    #第一个for循环中，创建了一个锁的列表，通过thread.allocate_lock()方法得到锁对象，再通过acquire()方法取到锁（相当于把锁锁上），取到之后就可以把它添加到锁列表locks中。
    for i in nloops:
        lock=_thread.allocate_lock()
        lock.acquire()
        locks.append(lock)
    #第二个for循环中，主要用于派生线程。每个线程都会调用loop()函数，并传递循环号、睡眠时间以及用于该线程的锁。  
    for i in nloops:
        _thread.start_new_thread(loop,(i,loops[i],locks[i]))
    #第三个for循环，按照顺序检查每个锁。每个线程执行完毕后，都会释放自己的锁对象。这里使用忙等待，让主线程等所有的锁都释放后才继续执行
    for i in nloops:
        while locks[i].locked():
            pass
    print('所有的任务完成于：',ctime())
    
if __name__ =='__main__':
    main()

执行结果：

开始循环 1 在： Mon Mar 26 22:49:25 2018
开始循环 0 在： Mon Mar 26 22:49:25 2018
循环 1 结束于： Mon Mar 26 22:49:27 2018
循环 0 结束于： Mon Mar 26 22:49:29 2018
所有的任务完成于： Mon Mar 26 22:49:29 2018

上述结果除了表名两次循环是并发执行的之外，整个程序一共用时4秒，而不是之前的6秒。