python进程相关 - 多线程threading库

Posted 2020-10-18 yc紫日

概念

多线程类似于同时执行多个不同程序，

优点

使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。

用户界面可以更加吸引人，这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度

程序的运行速度可能加快

在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下我们可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

基础知识

线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序（进程）中，由应用程序提供多个线程执行控制。

每个线程都有他自己的一组CPU寄存器，称为线程的上下文，该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。

指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器，线程总是在进程得到上下文中运行的，这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。

线程可以被抢占（中断）。

在其他线程正在运行时，线程可以暂时搁置（也称为睡眠） -- 这就是线程的退让。

线程可以分为

内核线程：由操作系统内核创建和撤销。

用户线程：不需要内核支持而在用户程序中实现的线程。

python3中的多线程模块

_thread (为了兼容python2)

threading(推荐使用)

python的多线程使用

参考链接

http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/10/11/2720042.html

Python中使用线程有两种方式：函数或者用类来包装线程对象。

函数式

_thread模块（一般不用）

start_new_thread()函数来产生新线程

threading模块

start_new_thread()函数来产生新线程

currentThread(): 返回当前的线程变量。

enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。

activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

threading.Thread类封装线程

使用方法

一般为自定义一个类，继承自threading.Thread类，这样，我们只需实现该类的方法即可。

threading.Thread类中的方法

run(): 用以表示线程活动的方法。

start():启动线程活动。

join([time]): 当前线程等待Thread对象对应的线程中止。

       如thread_a.join()表示将阻塞当前线程直至thread_a线程被调用中止/正常退出/抛出异常/超时。

isAlive(): 返回线程是否活动的。

getName(): 返回线程名。

setName(): 设置线程名。

exit()：线程的结束一般依靠线程函数的自然结束；也可以在线程函数中调用thread.exit()，他抛出SystemExit exception，达到退出线程的目的。

threading库中的线程同步

参考链接

       http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/10/11/2720042.html

要注意的问题

       如果要使用的共享资源是不可变数据类型，则必须加global，将其变为全局变量；如果是可变数据类型，则不用，该数据类型的存储位于堆中

互斥锁threading.Lock对象

       获得互斥锁：lock = threading.Lock()

       申请互斥锁：lock.acquire()

       解除互斥锁：lock.release()

条件变量threading.Condition对象

       建立该对象时，会包含创建一个Lock对象

       创建条件变量对象：conf = threading.Condition()

       申请互斥锁：conf.acquire()

       解除互斥锁：conf.release()

       多个线程等待：conf.wait()

       通知所有等待的线程开始工作：conf.notify_all()

       通知指定的线程开始工作：conf.notify()

线程计数锁threading.Semaphore对象

       也有申请互斥锁和解除互斥锁的两个方法

线程事件threading.Event对象

       类似于无Lock保护的threading.Condition对象

       evnetn对象有True和False两种状态，wait()会置为false，该进程等待，set()会置为True，从而所有等待状态的进程开始工作。

       创建线程事件对象：event = threading.Event()

       多个线程等待：event.wait()

       通知所有等待的线程开始工作：event.set()

       通知所有event类型的线程等待：event.clear()

       适用情景暂时不明确

线程队列Queue

参考链接

       http://www.runoob.com/python3/python3-multithreading.html

内容

       主要包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列 PriorityQueue。

       这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用，可以使用队列来实现线程间的同步。

Queue 模块中的常用方法

       Queue.qsize() 返回队列的大小

       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.full 与 maxsize 大小对应

       Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间

       Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)

       Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间

       Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)

       Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号

       Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作