一、全局锁

1、在Python中,Python代码的执行由Python虚拟机来控制,而在Python虚拟机中,同一时刻只有一个线程在执行,就像单CPU的系统中运行多个进程那样,内存中可以存放多个程序,但在任意时刻,只有一个程序在CPU中运行。同样的,在Python解释器中可以“运行”多个线程,但在任意时刻,只有一个线程在Python解释器中运行。

2、对Python虚拟机的访问由全局解释器锁【GIL】来控制,正是这个锁能保证同一时刻只有一个线程在运行。

3、多线程环境中,Python虚拟机的执行方式为:

1. 设置GIL

2. 切换到一个线程去运行

3. 运行:

a. 指定数量的字节码指令,或者

b. 线程主动让出控制(可以调用time.sleep(0)

4. 把线程设置为睡眠状态

5. 解锁GIL

6. 再次重复以上所有步骤

二、线程模块

Python提供了【thread】和【threading】模块。在多线程编程中,建议使用【threading】模块,这是因为:

1、在【thread】模块中,当主线程退出时,其他没有被清除的线程没有运行结束就会被退出。但在【threading】模块中能确保所有的“重要的”子线程(这里的重要的子线程指的是守护线程)运行结束后,进程才会结束

2、在【threading】模块是更高级的线程模块,它不仅提供了Thread类,还提供了线程同步机制

thread模块

内建函数

1、thread.start_new_thread(function, args[, kwargs=None])

这个函数用来启动一个线程,其参数含义分别为:

function:线程任务函数

args:线程任务函数的参数【以元组的方式传入】

kwargs:可选的参数

2、thread.interrupt_main()

这个函数用来中断主线程

3、thread.exit()

这个函数用来退出线程

4、thread.get_ident()

这个函数用来获取线程标识号

5、thread.allocate_lock()

这个线程用来获取LockType对象

6、thread.stack_size([size])

这个线程用来返回创建新线程栈容量,其参数含义为:

size:指定创建新线程栈容量,该参数取值为0或不小于32,768(32KB)

LockType对象

1、lock.acquire([waitflag])

这个函数用来申请锁对象,若是获得锁对象返回True,否则返回False

2、lock.release()

这个函数用来释放锁对象【使用该函数前提是获取锁对象】

3、lock.locked()

这个函数用来获取对象锁的状态,若是已被锁住则返回True,否则返回False

示例:
>>> import thread

>>> sum = 0

/*****************线程任务函数**********************/

>>> def add(lock):

    global sum               #设置为全局变量

    lock.acquire()          #加锁

    i = 1

    while(i < 3):

        sum = sum + 10

        i = i + 1

    id = thread.get_ident() #线程号

    print "Thread ",id,"set sum = ",sum

lock.release()          #释放锁

/***********************启动线程**************************/

>>> def startTask():

    lock = thread.allocate_lock() #申请锁对象

    task_0 = thread.start_new_thread(add,(lock,))

    task_1 = thread.start_new_thread(add,(lock,))

/************************测试**************************/

>>> startTask()

>>> Thread  764 set sum =  20

Thread  5240 set sum =  40

threading模块

【threading】模块式以【thread】为基础,但提供更高的线程类以及同步机制。

内建函数

1、threading.activeCount()

这个函数用来获取【active Thread】的数目

2、threading.enumerate()

这个函数用来获取【active Thread】列表。注意:包括中断的线程以及还未开始的线程

3、threading.currentThread()

这个函数用来获取当前运行的【Thread object】

4、threading.settrace(func)

这个函数用来设置所有通过【threading】模块启动的线程的跟踪函数,该函数在【Thread Object】的【run】方法执行前被调用,其参数含义为:

func:跟踪函数名

5、threading.setprofile(func)

这个函数用来设置所有通过【threading】模块启动的线程的profile函数

6、threading.Event()

这个工厂函数用来获取一个新的【Event Object】

7、threading.Lock()

这个工厂函数用来获取【LockType Object】

8、threading.RLock()

这个工厂函数用来获取【RLock Object】

9、threading.Condition()

这个工厂函数用来获取【Condition Object】

10、threading.Semaphore([value])

这个工厂函数用来获取【Semaphore Object】

11、threading.BoundedSemaphore([value])

这个工厂函数用来获取【Bounded Semaphore Object】

内建类

1、class threading.local

类似Java的ThreadLocal

2、class threading.Thread(group=None, target=None, name=None,             

                                            args=(), kwargs={})

构造函数参数含义如下:

target:Thread类中【run】函数调用的函数

name:指定线程的名,默认线程名格式为:【Thread-N】

args:target函数的参数

1)、start()

启动线程,值得注意的是:该方法只能被线程调用一次,否则抛出异常RuntimeError

2)、run()

线程任务函数。常被子类重写,类似Java Thread类的run函数

3)、is_alive()

判断线程是否【alive】

4)、setDaemon()

将线程设置为守护线程

3、class threading.Timer(interval, function, args=[], kwargs={})

Timer类继承threading.Thread类,其参数含义为:

interval:线程时间执行时间间隔,以秒为单位

function:Thread类中run函数执行的目标函数

args:目标函数的参数

1)、cancel()

取消Timer任务的执行

示例
/***************************Timer实例************************/

>>> def putOutNumber():

    id = threading.currentThread().getName()

    print id,'Hello'

>>> def startTimer():

    timer = threading.Timer(60,putOutNumber)

    timer.start()

>>> startTimer()

>>> Thread-1 Hello

/****************继承Thread与Semaphore实例********************/

>>> import threading

>>> class MyThread(threading.Thread):

    def __init__(self,name,semaphore):

        threading.Thread.__init__(self,None,None,name,None)

        self.semaphore = semaphore

    def run(self): #override run function

        self.semaphore.acquire()

        i = 1

        while(i < 3):

            print self.getName(),' print ',i

            i = i + 1

        self.semaphore.release()

>>> def startTask():

    semaphore = threading.Semaphore()

    thread_0 = MyThread("Thread_0",semaphore)

    thread_1 = MyThread("Thread_1",semaphore)

    thread_0.start()

    thread_1.start()

>>> startTask()

>>> Thread_0  print  1

    Thread_0  print  2

    Thread_1  print  1

    Thread_1  print  2

/*********************进程之间进行通信************************/

>>> class ManagerThread(threading.Thread):

    def __init__(self,name,event):

        threading.Thread.__init__(self,None,None,name,None)

        self.event = event

    def run(self): #override run function

        print self.getName(),' say ','go'

        self.event.set()

>>> class PeopleThread(threading.Thread):

    def __init__(self,name,event):

        threading.Thread.__init__(self,None,None,name,None)

        self.event = event

    def run(self):

        self.event.wait()

        print self.getName(),' start ','go'

>>> def startTask():

    event = threading.Event()

    m_thread = ManagerThread("Manager",event)

    p_thread = PeopleThread("People",event)

    p_thread.start()

m_thread.start()

/*************************测试****************************/

>>> startTask()

>>> Manager  say  go

    People  start  go

Mutex

内建类

1、class mutex.mutex

mutex对象有两个属性:锁和队列。当锁没有被锁时,队列是空的。

/*********************mutex Object 函数********************/

1)、mutex.test()

这个函数检测mutex是否被锁

2)、 mutex.testandset()

这个函数用来检测mutex是否被锁,若是没有锁住,则锁住并返回True,否则返回False。值得注意的是:这个函数是原子操作

3)、mutex.lock(function, argument)

这个函数用来执行函数function(argument)【前提是mutex没有被锁】。如果mutex锁被锁,则将function(argument)放入队列中

4)、mutex.unlock()

这个函数用来解锁mutex【前提是队列是空的】。如果队列不是空的,则在队列中取出第一个function(argument)执行并不解锁

示例
>>> import mutex

>>> def putOutTask(text):

     print text

>>> def startTask():

    m_metux = mutex.mutex()

    m_metux.lock(putOutTask,'I am task_0')

    m_metux.lock(putOutTask,'T am task_1')

    m_metux.lock(putOutTask,'I am task_2')

    m_metux.lock(putOutTask,'T am task_3')

    m_metux.lock(putOutTask,'I am task_4')

    m_metux.lock(putOutTask,'T am task_5')

    while(m_metux.test()):

        m_metux.unlock()

m_metux.unlock()

/**************************测试***************************/

>>> startTask()

I am task_0

T am task_1

I am task_2

T am task_3

I am task_4

T am task_5

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