线程锁与其他用法

Posted 2022-08-18 fuzhang

 

一、死锁与递归锁

死锁的现象归根在于函数功能中含有连续锁，并且，各个锁的加锁与解锁时存在一定的时间差。当多个此类函数出现加锁的次序不一致时，当不同进程/线程调用这些函数，可能因为首次抢得锁的进程/线程释放锁的次序不同，导致其他进程/线程抢得锁的样式也不一致，无法在一个功能函数中连续使用，出现死锁。

优点：针对性加锁，每把锁赋予不同的权限，便于把控函数进程。

缺点：不同功能函数可能因为功能逻辑需要，加锁次序不同，但是在线程在调用多个函数时，就会可能出现死锁现象，注意点较多，无法完成对应加锁解锁，降低的使用效率与准确度。

递归锁：

为了解决死锁现象，引入了递归锁。

递归锁符号： from threading import RLock

lock_A=lock_B=RLock（）

大致原理是，初始化时，将所有的锁同等看待。不计锁的类型只计加锁解锁的次数。初始化时，默认加锁次数为0，函数每经过一次加锁，计数增加1，每解一次锁，技术减去1。当加锁次数回归到0时，说明函数处于可被多个进程/线程争抢调用阶段。

优势：将所有的锁的一视同仁，不必对应加解同类型的锁，只需考虑加锁次数。在进程/线程调用函数时，方便检测与使用。

缺点：但是锁的针对性较差。无法有针对性的加锁。

二、GIL全局锁

因为同一线程总的数据是共享的，为了保证数据的安全性与稳定，python在早期开发的时候，因为当时的CPU只有一核，便针对全线程加锁，此锁成为GIL全局锁.随着后续科技发展，出现多核处理器，但是python全局锁保留下来（由于更改语言的耗费太大），由此导致了影响下面的处理数据的差异。这种差异针对cpython（python为解释性语言，即地层基于C语言识别字节码的解释器）较为明显，其他的jpython与pypy等等不受此影响。 

cpython解释路径：

大致路径： 文件——编译器（c语言识别的字节码）——虚拟机（字节码转化成机器码）——CPU。

由此cpython限定，同一时间单核只能允许一个线程/进程解释器。

加全局锁的优点：保证了cpython解释器的资源安全性。

缺点：单个进程的多线程不能利用多核资源，理论上降低了CPU的使用效率。

cpython运行不同类型阻塞出现了自身的特点：

1、I/O阻塞

单个进程的多个线程并发的运行速度并不比多进程并发慢。

原因在与单核CPu在同进程的多线程运行遇到IO阻塞，便会在多线程之间进行切换。而多个CPU运行多进程（并发）每个进程遇到IO阻塞，处于等待状态，同样会相互切换，设想当全部进程处于阻塞状态时，所有的CPU同样均会处于停滞状态。另外，线程的开启速度要快于进程，线程的开启耗费资源要低于进程。由以上两点，决定单进程的线程（单核）并行与多进程并发（多核）相比，稍具优势。可以简单理解为，阻塞来自外部，再好的计算机同样需要等待外部处理。

开启多线程运行速度要高于多进程。

2、计算密集型阻塞

计算密集型阻塞出现的原因在于CPU运算并未出现代码源运行终断，只是在与CPU运行时间过长，会在多个计算过程中进行切换。

在此过程中，单进程中多线程并行，与多进程并发的区别在于单核CPU运算要在不同线程之间来会切换，就是一个CPU同时处理多个运算，资源要在多个线程之间分配。而针对多核CPU，每个CPU处理单个运算，并不用相互切换，此时计算机合理分配了CPU资源，CPU会专注进行单个运算。时间较短。　

3、GIL全局锁与lock锁的区别

相同点：都是同种锁，互斥锁

不同点：

1）GIL全局锁，保护解释器内部资源数据安全。

2）GIL上锁与解锁无需手动。

3）自己代码中定义的互斥锁保护进程中的资源数据安全。

4）自己定义的互斥锁，需要自己手动加锁解锁。 

三、信息量　

信息量允许多个线程/进程共抢CPU资源。

符号及使用： from threading import Semaphore，用法与lock相似。

首先初始化，规定单次最大处理量 sem=Semaphore(5).

其次在被执行函数内部语句加锁，sem.acquire()

最后，在执行语句之后，解锁sem.release()。

大致作用是，规定最大同时可以运行的线程数量，假如需要处理的线程数量较多，就会类似银行业务窗口实现空位一次填补。

四、基于多线程的socket通信

基于多线程的socket与之前多链接（服务器双重while循环）基于socket通信的异同：

前者主要要解决一个如何在同一server端下开启多线程的问题。即分清主线程的完成的任务与子线程完成的任务。

服务端：

主线程的任务要完成，初始化，绑定地址（服务器只能绑定一个地址），完成循环监听，响应连接并开启子线程的任务，其中，作为服务器，开启子进程的数量越大越好，任务较为关键。（若要限定，可以考虑for循环，若无限定，采用while循环）

子线程主要完成循环收发消息，实现通信等任务，即实现线程运行中调用函数。调用函数根据函数需求，确定传参的数量与类型。

客户端：与普通socket通信功能没有太大区别。