08-多线程

# 多线程 vs 多进程

- 程序：一堆代码以文本形式存入一个文档
- 进程： 程序运行的一个状态
　　- 包含地址空间，内存，数据栈等
　　- 每个进程由自己完全独立的运行环境，多进程共享数据是一个问题
- 线程
　　- 一个进程的独立运行片段，一个进程可以由多个线程
　　- 轻量化的进程
　　- 一个进程的多个现成间共享数据和上下文运行环境
　　- 共享互斥问题
- 全局解释器锁（GIL）
　　- Python代码的执行是由python虚拟机进行控制
　　- 在主循环中稚嫩更有一个控制线程在执行

- Python包
- thread：有问题，不好用，python3改成了_thread
- threading: 通行的包
- 案例01: 顺序执行，耗时比较长

'''
利用time函数，生成两个函数
顺序调用
计算总的运行时间

'''
import time

def loop1():
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 1 at :', time.ctime())
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(4)
    print('End loop 1 at:', time.ctime())


def loop2():
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 2 at :', time.ctime())
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(2)
    print('End loop 2 at:', time.ctime())


def main():
    print("Starting at:", time.ctime())
    loop1()
    loop2()
    print("All done at:", time.ctime())


if __name__ == '__main__':
    main()

- 案例02： 改用多线程，缩短总时间，使用_thread

'''
利用time函数，生成两个函数
顺序调用
计算总的运行时间

'''
import time
import _thread as thread


def loop1():
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 1 at :', time.ctime())
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(4)
    print('End loop 1 at:', time.ctime())


def loop2():
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 2 at :', time.ctime())
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(2)
    print('End loop 2 at:', time.ctime())


def main():
    print("Starting at:", time.ctime())
    # 启动多线程的意思是用多线程去执行某个函数
    # 启动多线程函数为start_new_thead
    # 参数两个，一个是需要运行的函数名，第二是函数的参数作为元祖使用，为空则使用空元祖
    # 注意：如果函数只有一个参数，需要参数后由一个逗号
    thread.start_new_thread(loop1, ())

    thread.start_new_thread(loop2, ())

    print("All done at:", time.ctime())


if __name__ == '__main__':
    main()
    while True:
        time.sleep(1)

- 案例03： 多线程，传参数

#利用time延时函数，生成两个函数
# 利用多线程调用
# 计算总运行时间
# 练习带参数的多线程启动方法
import time
# 导入多线程包并更名为thread
import _thread as thread

def loop1(in1):
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 1 at :', time.ctime())
    # 把参数打印出来
    print("我是参数 ",in1)
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(4)
    print('End loop 1 at:', time.ctime())

def loop2(in1, in2):
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 2 at :', time.ctime())
    # 把参数in 和 in2打印出来，代表使用
    print("我是参数 " ,in1 , "和参数  ", in2)
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(2)
    print('End loop 2 at:', time.ctime())



def main():
    print("Starting at:", time.ctime())
    # 启动多线程的意思是用多线程去执行某个函数
    # 启动多线程函数为start_new_thead
    # 参数两个，一个是需要运行的函数名，第二是函数的参数作为元祖使用，为空则使用空元祖
    # 注意：如果函数只有一个参数，需要参数后由一个逗号
    thread.start_new_thread(loop1,("王老大", ))

    thread.start_new_thread(loop2,("王大鹏", "王晓鹏"))

    print("All done at:", time.ctime())

if __name__ == "__main__":
    main()
    # 一定要有while语句
    # 因为启动多线程后本程序就作为主线程存在
    # 如果主线程执行完毕，则子线程可能也需要终止
    while True:
        time.sleep(10)

- threading的使用
　　- 直接利用threading.Thread生成Thread实例
　　1. t = threading.Thread(target=xxx, args=(xxx,))
　　2. t.start():启动多线程
　　3. t.join(): 等待多线程执行完成
　　4. 案例04

#利用time延时函数，生成两个函数
# 利用多线程调用
# 计算总运行时间
# 练习带参数的多线程启动方法
import time
# 导入多线程处理包
import threading

def loop1(in1):
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 1 at :', time.ctime())
    # 把参数打印出来
    print("我是参数 ",in1)
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(4)
    print('End loop 1 at:', time.ctime())

def loop2(in1, in2):
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 2 at :', time.ctime())
    # 把参数in 和 in2打印出来，代表使用
    print("我是参数 " ,in1 , "和参数  ", in2)
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(2)
    print('End loop 2 at:', time.ctime())


def main():
    print("Starting at:", time.ctime())
    # 生成threading.Thread实例
    t1 = threading.Thread(target=loop1, args=("王老大",))
    t1.start()

    t2 = threading.Thread(target=loop2, args=("王大鹏", "王小鹏"))
    t2.start()

    print("All done at:", time.ctime())


if __name__ == "__main__":
    main()
    # 一定要有while语句
    # 因为启动多线程后本程序就作为主线程存在
    # 如果主线程执行完毕，则子线程可能也需要终止
    while True:
        time.sleep(10)

　　5. 案例05: 加入join后比较跟案例04的结果的异同

#利用time延时函数，生成两个函数
# 利用多线程调用
# 计算总运行时间
# 练习带参数的多线程启动方法
import time
# 导入多线程处理包
import threading

def loop1(in1):
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 1 at :', time.ctime())
    # 把参数打印出来
    print("我是参数 ",in1)
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(4)
    print('End loop 1 at:', time.ctime())

def loop2(in1, in2):
    # ctime 得到当前时间
    print('Start loop 2 at :', time.ctime())
    # 把参数in 和 in2打印出来，代表使用
    print("我是参数 " ,in1 , "和参数  ", in2)
    # 睡眠多长时间，单位是秒
    time.sleep(2)
    print('End loop 2 at:', time.ctime())


def main():
    print("Starting at:", time.ctime())
    # 生成threading.Thread实例
    t1 = threading.Thread(target=loop1, args=("王老大",))
    t1.start()

    t2 = threading.Thread(target=loop2, args=("王大鹏", "王小鹏"))
    t2.start()

    t1.join()
    t2.join()

    print("All done at:", time.ctime())


if __name__ == "__main__":
    main()
    # 一定要有while语句
    # 因为启动多线程后本程序就作为主线程存在
    # 如果主线程执行完毕，则子线程可能也需要终止
    while True:
        time.sleep(10)

　　- 守护线程-daemon
　　　　- 如果在程序中将子线程设置成守护现成，则子线程会在主线程结束的时候自动退出
　　　　- 一般认为，守护线程不中要或者不允许离开主线程独立运行
　　　　- 守护线程案例能否有效果跟环境相关
　　　　- 案例06非守护线程

import time
import threading

def fun():
    print("Start fun")
    time.sleep(2)
    print("end fun")

print("Main thread")

t1 = threading.Thread(target=fun, args=() )
t1.start()

time.sleep(1)
print("Main thread end")

　　　　- 案例07守护线程

import time
import threading

def fun():
    print("Start fun")
    time.sleep(2)
    print("end fun")

print("Main thread")

t1 = threading.Thread(target=fun, args=() )
# 社会守护线程的方法，必须在start之前设置，否则无效
t1.setDaemon(True)
#t1.daemon = True
t1.start()

time.sleep(1)
print("Main thread end")

- 线程常用属性
　　- threading.currentThread：返回当前线程变量
　　- threading.enumerate:返回一个包含正在运行的线程的list，正在运行的线程指的是线程启动后，结束前的状态
　　- threading.activeCount: 返回正在运行的线程数量，效果跟 len(threading.enumerate)相同
　　- thr.setName: 给线程设置名字
　　- thr.getName: 得到线程的名字

- 直接继承自threading.Thread
　　- 直接继承Thread
　　- 重写run函数
　　- 类实例可以直接运行

- 共享变量
　　- 共享变量： 当多个现成同时访问一个变量的时候，会产生共享变量的问题
　　- 案例11

import threading

sum = 0
loopSum = 1000000

def myAdd():
    global  sum, loopSum
    for i in range(1, loopSum):
        sum += 1

def myMinu():
    global  sum, loopSum
    for i in range(1, loopSum):
        sum -= 1

if __name__ == '__main__':
    print("Starting ....{0}".format(sum))

    # 开始多线程的实例，看执行结果是否一样
    t1 = threading.Thread(target=myAdd, args=())
    t2 = threading.Thread(target=myMinu, args=())

    t1.start()
    t2.start()

    t1.join()
    t2.join()

    print("Done .... {0}".format(sum))

　　- 解决变量：锁，信号灯，
　　- 锁（Lock）：
　　　　- 是一个标志，表示一个线程在占用一些资源
　　　　- 使用方法
　　　　- 上锁
　　　　- 使用共享资源，放心的用
　　　　- 取消锁，释放锁
　　- 案例12

import threading

sum = 0
loopSum = 1000000


lock = threading.Lock()


def myAdd():
    global  sum, loopSum

    for i in range(1, loopSum):
        # 上锁，申请锁
        lock.acquire()
        sum += 1
        # 释放锁
        lock.release()


def myMinu():
    global  sum, loopSum
    for i in range(1, loopSum):
        lock.acquire()
        sum -= 1
        lock.release()

if __name__ == '__main__':
    print("Starting ....{0}".format(sum))

    # 开始多线程的实例，看执行结果是否一样
    t1 = threading.Thread(target=myAdd, args=())
    t2 = threading.Thread(target=myMinu, args=())

    t1.start()
    t2.start()

    t1.join()
    t2.join()

    print("Done .... {0}".format(sum))

　　- 锁谁： 哪个资源需要多个线程共享，锁哪个
　　- 理解锁：锁其实不是锁住谁，而是一个令牌

- 线程安全问题：
　　- 如果一个资源/变量，他对于多线程来讲，不用加锁也不会引起任何问题，则称为线程安全
　　- 线程不安全变量类型： list, set, dict
　　- 线程安全变量类型： queue
- 生产者消费者问题
　　- 一个模型，可以用来搭建消息队列，
　　- queue是一个用来存放变量的数据结构，特点是先进先出，内部元素排队，可以理解成一个特殊的list
- 死锁问题, 案例14

import threading
import time

lock_1 = threading.Lock()
lock_2 = threading.Lock()




def func_1():
   print("func_1 starting.........")
   lock_1.acquire()
   print("func_1 申请了 lock_1....")
   time.sleep(2)
   print("func_1 等待 lock_2.......")
   lock_2.acquire()
   print("func_1 申请了 lock_2.......")

   lock_2.release()
   print("func_1 释放了 lock_2")

   lock_1.release()
   print("func_1 释放了 lock_1")

   print("func_1 done..........")


def func_2():
   print("func_2 starting.........")
   lock_2.acquire()
   print("func_2 申请了 lock_2....")
   time.sleep(4)
   print("func_2 等待 lock_1.......")
   lock_1.acquire()
   print("func_2 申请了 lock_1.......")

   lock_1.release()
   print("func_2 释放了 lock_1")

   lock_2.release()
   print("func_2 释放了 lock_2")

   print("func_2 done..........")

if __name__ == "__main__":

   print("主程序启动..............")
   t1 = threading.Thread(target=func_1, args=())
   t2 = threading.Thread(target=func_2, args=())

   t1.start()
   t2.start()

   t1.join()
   t2.join()

   print("主程序启动..............")

- 锁的等待时间问题， v15
- semphore
　　- 允许一个资源最多由几个多线程同时使用
　　- v16
- threading.Timer
　　- 案例 17

import threading
import time

def func():
    print("I am running.........")
    time.sleep(4)
    print("I am done......")



if __name__ == "__main__":
    t = threading.Timer(6, func)
    t.start()

    i = 0
    while True:
        print("{0}***************".format(i))
        time.sleep(3)
        i += 1

　　- Timer是利用多线程，在指定时间后启动一个功能

- 可重入锁
　　- 一个锁，可以被一个线程多次申请
　　- 主要解决递归调用的时候，需要申请锁的情况
- 案例18

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        global num
        time.sleep(1)

        if mutex.acquire(1):
            num = num+1
            msg = self.name+' set num to '+str(num)
            print(msg)
            mutex.acquire()
            mutex.release()
            mutex.release()

num = 0

mutex = threading.RLock()


def testTh():
    for i in range(5):
        t = MyThread()
        t.start()



if __name__ == '__main__':
    testTh()

# 线程替代方案
- subprocess
　　- 完全跳过线程，使用进程
　　- 是派生进程的主要替代方案
　　- python2.4后引入
- multiprocessiong
　　- 使用threadiing借口派生，使用子进程
　　- 允许为多核或者多cpu派生进程，接口跟threading非常相似
　　- python2.6
- concurrent.futures
　　- 新的异步执行模块
　　- 任务级别的操作
　　- python3.2后引入
# 多进程
- 进程间通讯(InterprocessCommunication, IPC )
- 进程之间无任何共享状态
- 进程的创建
　　- 直接生成Process实例对象， 案例19

import multiprocessing
from time import sleep, ctime


def clock(interval):
    while True:
        print("The time is %s" % ctime())
        sleep(interval)



if __name__ == '__main__':
    p = multiprocessing.Process(target = clock, args = (5,))
    p.start()

    while True:
        print('sleeping.......')
        sleep(1)

　　- 派生子类， 案例20

import multiprocessing
from time import sleep, ctime


class ClockProcess(multiprocessing.Process):
    '''
    两个函数比较重要
    1. init构造函数
    2. run
    '''

    def __init__(self, interval):
        super().__init__()
        self.interval = interval

    def run(self):
        while True:
            print("The time is %s" % ctime())
            sleep(self.interval)


if __name__ == '__main__':
    p = ClockProcess(3)
    p.start()

    while True:
        print('sleeping.......')
        sleep(1)

#多线程资料

　　- https://www.cnblogs.com/jokerbj/p/7460260.html