Python中的多线程（史上最简单易懂版）

Posted 2023-03-30 时代&信念

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python中的多线程（史上最简单易懂版）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

简介：

多线程简单理解就是：一个CPU，也就是单核，将时间切成一片一片的，CPU轮转着去处理一件一件的事情，到了规定的时间片就处理下一件事情。

主要内容：

1.python中显示当前线程信息的属性和方法

# coding:utf-8
# 导入threading包
import threading


if __name__ == "__main__":
    print("当前活跃线程的数量", threading.active_count())
    print("将当前所有线程的具体信息展示出来", threading.enumerate())
    print("当前的线程的信息展示", threading.current_thread())

效果图：

2.添加一个线程

# coding:utf-8
import threading
import time

def job1():
    # 让这个线程多执行几秒
    time.sleep(5)
    print("the number of T1 is %s" % threading.current_thread())

if __name__ == "__main__":
    # 创建一个新的线程
    new_thread = threading.Thread(target=job1, name="T1")
    # 启动新线程
    new_thread.start()
    print("当前线程数量为", threading.active_count())
    print("所有线程的具体信息", threading.enumerate())
    print("当前线程具体信息", threading.current_thread())

效果图：

3.线程中的join函数

（1）预想的是，执行完线程1，然后输出All done…
“理想很丰满，现实却不是这样的”

# coding:utf-8
import threading
import time

def job1():
    print("T1 start")
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print(i)
    print("T1 finish")


def main():
    # 新创建一个线程
    new_thread = threading.Thread(target=job1, name="T1")
    # 启动新线程
    new_thread.start()
    print("All done...")


if __name__ == "__main__":
    main()

效果图：

（2）为了达到我们的预期，我们使用join函数，将T1线程进行阻塞。join函数进行阻塞是什么意思？就是哪个线程使用了join函数，当这个线程正在执行时，在他之后的线程程序不能执行，得等这个被阻塞的线程全部执行完毕之后，方可执行！

# coding:utf-8
import threading
import time

def job1():
    print("T1 start")
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print(i)
    print("T1 finish")


def main():
    # 新创建一个线程
    new_thread = threading.Thread(target=job1, name="T1")
    # 启动新线程
    new_thread.start()
    # 阻塞这个T1线程
    new_thread.join()
    print("All done...")


if __name__ == "__main__":
    main()

效果图：

4.使用Queue存储线程的结果

线程的执行结果，无法通过return进行返回，使用Queue存储。

# coding:utf-8
import threading
from queue import Queue
"""
    Queue的使用
"""

def job(l, q):
    for i in range(len(l)):
        l[i] = l[i] ** 2
    q.put(l)


def multithreading():
    # 创建队列
    q = Queue()
    # 线程列表
    threads = []
    # 二维列表
    data = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9], [6, 6, 6]]
    for i in range(4):
        t = threading.Thread(target=job, args=(data[i], q))
        t.start()
        threads.append(t)

    # 对所有线程进行阻塞
    for thread in threads:
        thread.join()
    results = []
    # 将新队列中的每个元素挨个放到结果列表中
    for _ in range(4):
        results.append(q.get())
    print(results)


if __name__ == "__main__":
    multithreading()

效果图：

5.线程锁lock

当同时启动多个线程时，各个线程之间会互相抢占计算资源，会造成程序混乱。
举个栗子：
当我们在选课系统选课时，当前篮球课还有2个名额，我们三个人去选课。
选课顺序为stu1 stu2 stu3,应该依次打印他们三个的选课过程，但是现实情况却是：

# coding:utf-8
import threading
import time

def stu1():
    print("stu1开始选课")
    global course
    if course > 0:
        course -= 1
        time.sleep(2)
        print("stu1选课成功,现在篮球课所剩名额为%d" % course)
    else:
        time.sleep(2)
        print("stu1选课失败，篮球课名额为0，请选择其他课程")



def stu2():
    print("stu2开始选课")
    global course
    if course > 0:
        course -= 1
        time.sleep(2)
        print("stu2选课成功,现在篮球课所剩名额为%d" % course)
    else:
        time.sleep(2)
        print("stu2选课失败，篮球课名额为0，请选择其他课程")

def stu3():
    print("stu3开始选课")
    global course
    if course > 0:
        course -= 1
        time.sleep(2)
        print("stu3选课成功")
        print("篮球课所剩名额为%d" %course)
    else:
        time.sleep(2)
        print("stu3选课失败，篮球课名额为0，请选择其他课程")


if __name__ == "__main__":
    # 篮球课名额
    course = 2
    T1 = threading.Thread(target=stu1, name="T1")
    T2 = threading.Thread(target=stu2, name="T2")
    T3 = threading.Thread(target=stu3, name="T3")
    T1.start()
    T2.start()
    T3.start()

效果图：

为了解决这种情况，我们使用lock线程同步锁，在线程并发执行时，保证每个线程执行的原子性。有效防止了共享统一数据时，线程并发执行的混乱。改进的代码如下：

# coding:utf-8
import threading
import time

def stu1():
    global lock
    lock.acquire()
    print("stu1开始选课")
    global course
    if course > 0:
        course -= 1
        time.sleep(2)
        print("stu1选课成功,现在篮球课所剩名额为%d" % course)
    else:
        time.sleep(2)
        print("stu1选课失败，篮球课名额为0，请选择其他课程")
    lock.release()


def stu2():
    global lock
    lock.acquire()
    print("stu2开始选课")
    global course
    if course > 0:
        course -= 1
        print("stu2选课成功,现在篮球课所剩名额为%d" % course)
    else:
        time.sleep(1)
        print("stu2选课失败，篮球课名额为0，请选择其他课程")
    lock.release()

def stu3():
    global lock
    lock.acquire()
    print("stu3开始选课")
    global course
    if course > 0:
        course -= 1
        time.sleep(1)
        print("stu3选课成功,现在篮球课所剩名额为%d" % course)
    else:
        time.sleep(1)
        print("stu3选课失败，篮球课名额为0，请选择其他课程")
    lock.release()

if __name__ == "__main__":
    # 篮球课名额
    course = 2
    # 创建同步锁
    lock = threading.Lock()
    T1 = threading.Thread(target=stu1, name="T1")
    T2 = threading.Thread(target=stu2, name="T2")
    T3 = threading.Thread(target=stu3, name="T3")
    T1.start()
    T2.start()
    T3.start()