Python 实例变量是线程安全的吗？

Posted 2023-02-23

【中文标题】Python 实例变量是线程安全的吗？

【英文标题】：Are Python instance variables thread-safe?

【发布时间】：2012-01-08 17:48:28

【问题描述】：

好的，先检查以下代码：

class DemoClass():

    def __init__(self):
        #### I really want to know if self.Counter is thread-safe. 
        self.Counter = 0

    def Increase(self):
        self.Counter = self.Counter + 1

    def Decrease(self):
        self.Counter = self.Counter - 1

    def DoThis(self):
        while True:
            Do something

            if A happens:
                self.Increase()
            else:
                self.Decrease()

            time.sleep(randomSecs)

    def DoThat(self):
        while True:
            Do other things

            if B happens:
                self.Increase()
            else:
                self.Decrease()

            time.sleep(randomSecs)

    def ThreadSafeOrNot(self):
        InterestingThreadA = threading.Thread(target = self.DoThis, args = ())
        InterestingThreadA.start()

        InterestingThreadB = threading.Thread(target = self.DoThat, args = ())
        InterestingThreadB.start()

我面临与上述相同的情况。我真的很想知道self.Counter 是否是线程安全的，如果不是，我有什么选择？我只能想到threading.RLock()锁定这个资源，有更好的办法吗？

【参考方案1】：

您可以使用锁、RLock、信号量、条件、事件和队列。 这篇文章对我的帮助很多。 看看吧：Laurent Luce's Blog

【参考方案2】：

使用实例字段self.Counter 是thread safe or "atomic"。读取它或分配一个 single 值 - 即使它在内存中需要 4 个字节，您也永远不会得到一半更改的值。但是操作self.Counter = self.Counter + 1并不是因为它读取值然后写入它——另一个线程可以在读取之后和写回之前更改字段的值。

所以你需要用锁来保护整个操作。

由于方法体基本上是整个操作，因此您可以使用装饰器来执行此操作。例如，请参阅此答案：https://***.com/a/490090/34088

【讨论】：

出于好奇，“实例字段......是线程安全的”是什么意思？

@EliBendersky：我猜他的意思是像self.Counter = Value 这样的操作是线程安全的。查看我刚刚找到的这篇文章：effbot.org/pyfaq/…

赋值不是线程安全的。假设您有 self.Counter=1，然后是 self.Counter=2，然后是 x=self.Counter。那么 x 可以根据线程切换得到 1 或 2，这使得赋值不是线程安全的。

我说的是 single 赋值是原子的（64 位类型除外）。见***.com/questions/4756536/…

如何增加一个问题，因为类的实例变量只存在于一个线程中。实例变量是否跨线程共享？

【参考方案3】：

不，它不是线程安全的——两个线程本质上是同时修改同一个变量。是的，解决方案是threading 模块中的锁定机制之一。

顺便说一句，self.Counter 是一个实例变量，而不是一个类变量。

【讨论】：

我认为只有类变量不是线程安全的。实例变量应该是线程安全的，除非类实例是全局创建并传递给线程的。你怎么看？

@variable 因为实例可以传递给不同的线程，所以你的观点没有意义。无论实现如何，事物都是线程安全的或不是线程安全的。

【参考方案4】：

self.Counter是一个实例变量，所以每个线程都有一个副本。

如果您在__init__() 之外声明变量，它将是一个类变量。 该类的所有实例都将共享该实例。

【讨论】：

多个线程可以访问同一个对象的实例吗？

@HarryJohnston 对此要非常小心。它可以增加相当多的复杂性。您可能需要进行某种形式的锁定。

@AustinHenley：是的，这就是重点。 OP 想知道实例变量是否是线程安全的。

我认为只有类变量不是线程安全的。实例变量应该是线程安全的，除非类实例是全局创建并传递给线程的。你怎么看？

【参考方案5】：

Atomos 库为 Python 原语和对象（包括原子计数器）提供原子（线程安全）包装器。它使用单写/多读锁。