初识python多线程
参考:
python中的多线程无法在多个核上同时进行,这是因为:
Python的线程虽然是真正的线程,但解释器执行代码时,有一个GIL锁:Global Interpreter Lock,任何Python线程执行前,必须先获得GIL锁,然后,每执行100条字节码,解释器就自动释放GIL锁,让别的线程有机会执行。这个GIL全局锁实际上把所有线程的执行代码都给上了锁,所以,多线程在Python中只能交替执行,即使100个线程跑在100核CPU上,也只能用到1个核。
GIL是Python解释器设计的历史遗留问题,通常我们用的解释器是官方实现的CPython,要真正利用多核,除非重写一个不带GIL的解释器。
所以,在Python中,可以使用多线程,但不要指望能有效利用多核。如果一定要通过多线程利用多核,那只能通过C扩展来实现,不过这样就失去了Python简单易用的特点。
不过,也不用过于担心,Python虽然不能利用多线程实现多核任务,但可以通过多进程实现多核任务。多个Python进程有各自独立的GIL锁,互不影响。
Thread类构造方法
Thread(group = None, target = None, name = None, args = (), kwargs = {})
group: 线程组,目前尚未实现,必须是None。
target:要执行的方法。
name:线程名。(默认是Thread-number)
args/kwargs:要传入方法的参数。
实例方法
isAlive():返回线程是否在运行。
get/setName:获取/设置线程名。
start():启动线程
is/setDaemon(bool):获取/设置是后台进程(默认是前台进程(False))。
如果是后台进程,主线程执行过程中,后台线程也在进行,主线程执行完毕之后,后台线程不论成功与否,主线程和后台线程均停止。
如果是前台线程,主线程执行过程中,前台线程也在执行,主线程执行完毕后,等待前台线程执行完成后,程序停止。
join():阻塞当前上下文环境的线程,知道调用此方法的线程终止或者到达指定的timeout(可选参数)。
创建线程的两种方法
方法1:将想要执行的方法传给Thread类中的构造方法。
方法2:定义一个新类继承Thread类,重写run方法。
# 创建线程的两种方法 # 第一种:将要执行的方法传给Thread的构造方法
import threading
import time def run(n):
time.sleep(1)
print(n) for i in range(5):
t = threading.Thread(target = run, args = (i,))
t.start() # 第二种,继承Thread类,重写run()方法 class Mythread(threading.Thread):
def __init__(self, arg):
threading.Thread.__init__(self)
# super().__init__(self)
self.arg = arg def run(self):
time.sleep(1)
print(self.arg) for i in range(5,10):
t = Mythread(i)
t.start()
setDeamon方法
设置是后台进程(True)还是前台进程(False)。(默认是False)
例题如下:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
import time class Mythread(threading.Thread):
def __init__(self, arg, name):
threading.Thread.__init__(self, name=name)
# super().__init__(self)
self.arg = arg def run(self):
time.sleep(3)
print(self.arg) thread = Mythread(10, 'TestThread') # thread.setDaemon(True)
thread.start() for i in range(2):
print(threading.current_thread().name + ': ', i)
# 判断子线程是不是存活
print(thread.name + ': ', thread.isAlive())
time.sleep(1)
输出:
MainThread: 0
TestThread: True
MainThread: 1
TestThread: True
10
在线程启动前,设置:
thread.setDaemon(True)
输出:
MainThread: 0
TestThread: True
MainThread: 1
TestThread: True
可以看到,子线程并没有完全进行完毕,因为这时主线程已经结束了,子线程也要跟着结束。
join方法
阻塞线程上下文,直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout,即使设置了setDeamon(True)的主线程也要等待子线程结束。
实例如下:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
import time class Mythread(threading.Thread):
def __init__(self, arg, name):
threading.Thread.__init__(self, name=name)
# super().__init__(self)
self.arg = arg def run(self):
time.sleep(1)
print(self.name + ': ', self.arg) thread = Mythread(10, 'TestThread') for i in range(5):
t = Mythread(i, 'Thread' + str(i))
t.start()
# t.join()
输出(比较乱,因为停顿1s后,所有的线程都在准备就绪的状态): ```python
Thread2: 2
Thread4: Thread1: Thread0: 0Thread3: 3 1
4
我们在每个线程的后面,用join方法进行阻塞,如下:
t.join()
输出:
Thread0: 0
Thread1: 1
Thread2: 2
Thread3: 3
Thread4: 4
Lock类、Rlock类
由于线程之间的随机调度:某个线程可能在执行n条后,CPU接着执行其他线程。为了防止多个线程同时操作一个内存资源时造成混乱,我们使用了锁。
例如,我们同时使用两个线程操作一个全局变量,如下:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
class Mythread(threading.Thread):
def __init__(self, name, i):
threading.Thread.__init__(self, name=name)
self.i = i
def run(self):
global count
for i in range(100000):
count -= self.i
count += self.i
count = 10
t1 = Mythread('Thread' + str(1) + ': ', 100)
t2 = Mythread('Thread' + str(2) + ': ', 50)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print('count = ', count)
在运行次数比较少的时候,可以输出正确答案,但是当循环次数变大之后,每次输出的结果就不一样了。
但是,当我们使用了Lock类之后,如下:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
import time
class Mythread(threading.Thread):
def __init__(self, name, i):
threading.Thread.__init__(self, name=name)
self.i = i
def run(self):
global count
for i in range(100000):
lock.acquire() # 获取锁
count -= self.i
count += self.i
lock.release() # 释放锁
count = 10
lock = threading.Lock()
t1 = Mythread('Thread' + str(1) + ': ', 100)
t2 = Mythread('Thread' + str(2) + ': ', 50)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print('count = ', count)
Lock类与RLock类的区别。
这两种锁的主要区别是:在同一线程内,对RLock进行多次acquire()操作,程序不会阻塞。
threading.Lock() 加载线程的锁对象,是一个基本的锁对象,一次只能一个锁定,其余锁请求,需等待锁释放后才能获取
threading.RLock() 多重锁,在同一线程中可用被多次acquire。 如果使用RLock,那么acquire和release必须成对出现。
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