Python的线程05 解决共享变量问题举例

Posted 2022-01-06 雷学委

正式的Python专栏第43篇，同学站住，别错过这个从0开始的文章！

前面学委分享了几篇多线程的文章，前面提到了银行转账这个场景，展示了一个比较耗时的转账操作。

这篇继续转帐，下面展示一段程序，多个线程的操作都更改了amount变量导致运行结果不对的问题。

前文说了转账问题

下面展示另一种转账的方式：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2021/11/24 12:02 上午
# @Author : LeiXueWei
# @CSDN/Juejin/Wechat: 雷学委
# @XueWeiTag: CodingDemo
# @File : __init__.py.py
# @Project : hello
import random
import threading
import datetime
import time

xuewei = 'balance': 157


# amount为负数即是转出金额
def transfer(money):
    name = threading.current_thread().getName()
    print("%s 给xuewei转账 %s " % (name, money))
    xuewei['balance'] += money
    print("xuewei账户余额：", xuewei['balance'])


lists = [-7, 20, -20, 7]  # 4次转账的数额，负数为学委的账户转出，正数为他人转入。
# 创建4个任务给学委转账上面lists的金额
threads = []
for i in range(4):
    amount = lists[i]
    name = "t-" + str(i)
    print("%s 计划转账 %s" % (name, amount))
    mythread = threading.Thread(name=name, target=lambda: transfer(amount))
    threads.append(mythread)

# 开始转账
for t in threads:
    t.start()

# 等待3秒让上面的转账任务都完成，我们在看看账户余额
time.sleep(3)
print("-" * 16)
print("学委账户余额：", xuewei['balance'])

这里启动了4个线程，每个线程内有个lambda表达式，分别于学委的账户进行转账，但是最后结果是185. 而不是157.

下面是运行结果：

PS: 这只是一种运行结果。多线程的运行结果不是永远一样的。

如何解决这个问题？

根据观测结果我们发先amount只保留了最后一个值。

好，下面改造一下：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2021/11/24 12:02 上午
# @Author : LeiXueWei
# @CSDN/Juejin/Wechat: 雷学委
# @XueWeiTag: CodingDemo
# @File : __init__.py.py
# @Project : hello
import random
import threading
import datetime
import time

xuewei = 'balance': 157

lists = [-7, 20, -20, 7]  # 4次转账的数额，负数为学委的账户转出，正数为他人转入。


def transfer(amount):
    name = threading.current_thread().getName()
    print("%s 给xuewei转账 %s " % (name,amount))
    xuewei['balance'] += amount
    print("xuewei账户余额：", xuewei['balance'])


# 创建4个任务给学委转账上面lists的金额
for i in range(4):
    amount = lists[i]
    name = str(i)
    # mythread = threading.Thread(name=name, target=lambda: transfer(amount))
    def event():
        print("%s 计划转账 %s" % (name, amount))
        transfer(amount)
    mythread = threading.Thread(name=name, target=event)
    mythread.start()


# 等待3秒让上面的转账任务都完成，我们在看看账户余额
time.sleep(3)
print("-" * 16)
print("学委账户余额：", xuewei['balance'])

学委这里加了一个event函数，把转账计划打印出来。

从下面的一次运行结果看，event函数的输出结果没错，所有”计划转账“金额都如预期[-7, 20, -20 7]。 问题是transfer函数再多线程执行的时候，我们发现amount被多线程竞争修改了：

用户0转账金额变成20
用户1转账金额变成-20
用户2转账金额变成7
用户3转账金额变成7

也就是说，amount被后面的线程修改了，但是前面线程还没有执行完。
用户0应该转账-7的，中间还没有执行完毕，结果被线程1修改了amount为20，用户0继续执行转账，余额变成177. 其他依次推理。

amount这个变量被多个线程竞争修改了，这个就是程序的共享变量。

到底如何解决？

方法非常简单：直接干掉共享变量。

下面就是消除共享变量的方法： 让共享变成每个线程访问独立运行空间

所以代码改动如下：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2021/11/24 12:02 上午
# @Author : LeiXueWei
# @CSDN/Juejin/Wechat: 雷学委
# @XueWeiTag: CodingDemo
# @File : __init__.py.py
# @Project : hello
import random
import threading
import datetime
import time

xuewei = 'balance': 157



lists = [-7, 20, -20, 7]  # 4次转账的数额，负数为学委的账户转出，正数为他人转入。
# 我们不要依赖amount变量了
def transfer():
    name = threading.current_thread().getName()
    xuewei['balance'] += lists[int(name)] #通过线程名字来获取对应金额
    print("xuewei账户余额：", xuewei['balance'])

# 创建4个任务给学委转账上面lists的金额
threads = []
for i in range(4):
    amount = lists[i]
    name = str(i)
    print("%s 计划转账 %s" % (name, amount))
    # mythread = threading.Thread(name=name, target=lambda: transfer())
    def event():
        transfer()
    mythread = threading.Thread(name=name, target=event)
    threads.append(mythread)

# 开始转账
for t in threads:
    t.start()

# 等待3秒让上面的转账任务都完成，我们在看看账户余额
time.sleep(3)
print("-" * 16)
print("学委账户余额：", xuewei['balance'])

运行结果如下：

上面的代码不管怎么运行，运行多少次最后学委的账户都是157.（PS：学委不会联系读者转账的，这个特别注意）。

这次展示的另一种方式来避开多线程出现bug的方法，使用一个list下标跟线程名字一一对应，这样只要是对应名字的线程拿到的数值不错错乱。

对了，喜欢Python的朋友，请关注学委的 Python基础专栏 or Python入门到精通大专栏

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