全栈工程师亲自打造全面的多线程资料大全！从零到进阶，谢谢大牛
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了全栈工程师亲自打造全面的多线程资料大全！从零到进阶，谢谢大牛相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 多线程
概念 ：简单地说操作系统可以同时执行多个不用程序。例如：一边用浏览器上网，一边在听音乐，一边在用笔记软件记笔记。
并发 ：指的是任务数多余cpu核数，通过操作系统的各种任务调度算法，实现用多个任务“一起”执行（实际上总有一些任务不在执行，因为切换任务的熟度相当快，看上去一起执行而已）
并行 ：指的是任务数小于等于CPU核数，即任务真的是一起执行的。在给大家分享这篇多线程文章之前呢，我介绍一下我弄的一个学习交流群，有什么不懂的问题，都可以在群里踊跃发言，需要啥资料随时在群文件里面获取自己想要的资料。这个python群就是：643692991 小编期待大家一起进群交流讨论，讲实话还是一个非常适合学习的地方的。各种入门资料啊，进阶资料啊，框架资料啊 爬虫等等，都是有的，风里雨里，真心欢迎热爱Pytrhon的小伙伴进群。小编都在群里等你。
2. 线程
概念：线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。
threading--单线程执行：
1 import time 234 def saySorry():5 print("亲爱的，我错了，我能吃饭了吗？") 6 # 时间停顿1秒7 time.sleep(1) 89 10 if __name__ =="__main__":11 for i in range(5):12 saySorry()
threading--多线程执行：
单线程与多线程比较
单线程要比多线程花费时间多
在创建完线程，需要调用start()方法来启动
查看线程数量
1 import threading 2 import time 345 class MyThread(threading.Thread):6 def run(self):7 for i in range(3):8time.sleep(1) 9 # name 属性中保存的是当前线程的名字10 msg = "I'm" + self.name + '@' + str(i)11 print(msg)12 13 14 if __name__ == "__main__":15 t = MyThread()16 t.start()17 # 通过带下标索引enumerate()方法18 length = len(threading.enumerate())19 print("当前运行的线程数为：%d" % length)
线程执行代码的封装：
思考：定义一个新的子类class,只有继承threading.Thead就可以，然后重写run方法。
说明：threading.Thread类有一个run方法，用户定义线程的功能函数，可以在自己的线程类中覆盖该方法。而创建自己的线程实例后，通过Thread类的start方法，可以启动该线程，当该线程获得执行的机会时，就会调用run方法执行线程。
线程的状态
多线程的执行顺序是不确定的。当执行到sleep语句时，线程将被阻塞，到sleep结束后，线程进入就绪状态，等待调度。而线程调度将自行选择一个线程执行。
状态：
(1) New 创建线程
(2) Runnable 就绪，等待调度
(3) Running 运行。
(4) Blocked 阻塞。阻塞可能在Wait Locked Sleeping
(5) Dead 消亡
线程中执行到阻塞，可能有三种情况：
同步：线程中获取同步锁，但是资源已经被其他线程锁定时，进入Locked状态，直到该资源可获取（获取的顺序由Lock队列控制）
睡眠：线程运行sleep()或join()方法后，线程进入Sleeping状态。区别在于sleep等待固定的时间，而join是等待子线程执行完。当然join也可以指定一个“超时时间”。从语义上来说，如果两个线程a,b, 在a中调用b.join()，相当于合并(join)成一个线程。最常见的情况是在主线程中join所有的子线程。
等待：线程中执行wait()方法后，线程进入Waiting状态，等待其他线程的通知(notify）。
线程类型
线程有着不同的状态，也有不同的类型：
主线程
子线程
守护线程（后台线程）
前台线程
多线程--共享全局变量问题
运行结果：
---线程创建之前g_num is 100---
----in work1, g_num is 103---
----in work2, g_num is 103---
共享全局变量问题说明：
在一个进程内的所有线程共享全局变量，很方便在多个线程间共享数据。
缺点就是，线程是对全局变量随意更改可能造成多线程之间对全局变量的混乱（即线程非安全）
如果多个线程它同时对同一个全局变量操作，会出现资源竞争问题，从而数据结果会不正确。
解决方案：
可以通过线程同步来进行解决线程同时修改全局变量的方式，在线程对全局变量进行修改时，都要先上锁，处理完后再解锁，在上锁的整个过程中不允许其他线程访问，就保证了数据的正确性。
3. 同步与互斥锁
3.1 同步
如果多个线程共同对某个数据修改，则可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，需要对多个线程进行同步。
使用Tread对象的Lock和Rlock可以实现简单的线程同步，这两个对象都有acquire方法和release方法。对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到acquire和release方法之间。
3.2 互斥锁
互斥锁为资源引入一个状态：锁定/非锁定
互斥锁的作用：保证每次只有一个线程进行写入操作，从而保证了多线程情况下数据的正确性。
threading 模块中定义了Loack类，可以方便处理锁定：
说明：锁定方法acquirc 可以有一个blocking参数
如果设定blocking为True，则当前线程会阻塞，直到获取到这个锁为止（如果没有指定，那么默认为True）
如果设定blocking 为False，则当前线程不会阻塞。
上锁解锁的过程
当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时，锁就进入“locked” 状态。
每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁，该线程就会变为“blocked”状态，称为“阻塞”，直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后，锁进入“unlocked”状态。
线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁，并使得该线程进入运行（running）状态。
锁的好处：
确保了某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整地执行
锁的坏处：
阻止了多线程并发执行，包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行，效率就大大地下降了
由于可以存在多个锁，不同的线程持有不同的锁，并试图获取对方持有的锁时，可能会造成死锁
死锁
定义：在线程间共享多个资源的时候，如果两个线程分别占有一部分资源并且同时等待对方的资源，就会造成死锁。
例子：
避免死锁
程序设计时要尽量避免死锁（银行家算法）
添加超时时间等。
4. 进程
定义：一个程序运行起来后，代码和用到的资源称之为进程。它是操作系统分配资源的基本单元。
4.1 进程的状态
图分析：
就绪态：运行的条件都已经慢去，正去等待cpu执行。
执行态：cpu正在执行其功能
等待态：等待某些条件满足，例如一个程序sleep了，此时就处于等待态。
4.2 进程的创建
进程的创建实现例子：
multiprocessing模块说明：multiprocessing模块是多跨平台版本的多进程模块，提供了一个Process类来代表一个进程对象，这个对象可以理解为是一个独立的进程，可以执行另外的事情。
Process语法结构
Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])
target：如果传递了函数的引用，可以任务这个子进程就执行这里的代码
args：给target指定的函数传递的参数，以元组的方式传递
kwargs：给target指定的函数传递命名参数
name：给进程设定一个名字，可以不设定
group：指定进程组，大多数情况下用不到
Process创建的实例对象的常用方法：
start()：启动子进程实例（创建子进程）
is_alive()：判断进程子进程是否还在活着
join([timeout])：是否等待子进程执行结束，或等待多少秒
terminate()：不管任务是否完成，立即终止子进程
Process创建的实例对象的常用属性：
name：当前进程的别名，默认为Process-N，N为从1开始递增的整数
pid：当前进程的pid（进程号）
4.3 线程与进程的区别
定义的不同
进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
线程是进程的一个实体，是CPU调度的基本单位。它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.
区别：
一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
线程的划分尺度小于进程(资源比进程少)，使得多线程程序的并发性高。
进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内 存，从而极大地提高了程序的运行效率
线线程不能够独立执行，必须依存在进程中
优缺点
线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。
5. 进程间通信--Queue可以使用multiprocessing模块的Queue实现多进程之间的数据传递，Queue本身是一个消息列队程序，首先用一个小实例来演示一下Queue的工作原理：
运行结果：
说明：
初始化Queue()对象时（例如：q=Queue()），若括号中没有指定最大可接收的消息数量，或数量为负值，那么就代表可接受的消息数量没有上限（直到内存的尽头）；
Queue.qsize()：返回当前队列包含的消息数量；
Queue.empty()：如果队列为空，返回True，反之False ；
Queue.full()：如果队列满了，返回True,反之False；
Queue.get([block[, timeout]])：获取队列中的一条消息，然后将其从列队中移除，block默认值为True；
1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果为空，此时程序将被阻塞（停在读取状态），直到从消息列队读到消息为止，
如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没读取到任何消息，则抛出"Queue.Empty"异常；
2）如果block值为False，消息列队如果为空，则会立刻抛出"Queue.Empty"异常；
Queue.get_nowait()：相当Queue.get(False)；
Queue.put(item,[block[, timeout]])：将item消息写入队列，block默认值为True；
1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果已经没有空间可写入，此时程序将被阻塞（停在写入状态），直到从消息列队腾出空间为止，如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没空间，则抛出"Queue.Full"异常；
2）如果block值为False，消息列队如果没有空间可写入，则会立刻抛出"Queue.Full"异常；
Queue.put_nowait(item)：相当Queue.put(item, False)；
Queue.put(item,[block[, timeout]])：将item消息写入队列，block默认值为True；
1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果已经没有空间可写入，此时程序将被阻塞（停在写入状态），直到从消息列队腾出空间为止，如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没空间，则抛出"Queue.Full"异常；
2）如果block值为False，消息列队如果没有空间可写入，则会立刻抛出"Queue.Full"异常；
Queue.put_nowait(item)：相当Queue.put(item, False)；
Queue实例
在父进程中创建两个子进程，一个往Queue里写数据，一个从Queue里读数据
6. 进程池Pool
针对大量的目标，手动创建进程的工作量巨大，此时就可以用到multiprocessing模块提供的Pool方法。
Pool过程说明：
初始化Pool时，可以指定一个最大进程数，当有新的请求提交到Pool中时，如果池还没有满，那么就会创建一个新的进程用来执行该请求；但如果池中的进程数已经达到指定的最大值，那么该请求就会等待，直到池中有进程结束，才会用之前的进程来执行新的任务，请看下面的实例：
运行结果:
multiprocessing.Pool常用函数解析：
apply_async(func[, args[, kwds]]) ：使用非阻塞方式调用func（并行执行，堵塞方式必须等待上一个进程退出才能执行下一个进程），args为传递给func的参数列表，kwds为传递给func的关键字参数列表；
close()：关闭Pool，使其不再接受新的任务；
terminate()：不管任务是否完成，立即终止；
join()：主进程阻塞，等待子进程的退出， 必须在close或terminate之后使用；
进程池中的Queue
要使用Pool创建进程，就需要使用multiprocessing.Manager()中的Queue(),而不是multiprocesing.Queue()，否则会得到一条如下的错误信息：
RuntimeError: Queue objects should only be shared between processes through inheritance.进程池中的进程通信：
运行结果：
好了。就到这里，小伙伴们从中获取到自己有用的东西嘛？
以上是关于全栈工程师亲自打造全面的多线程资料大全！从零到进阶，谢谢大牛的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章