1.gil全局解释器锁, 2. 死锁与递归锁 3. 信号量 4. Event事件 5. 线程queue

gil本质就是一把互斥锁,相当于执行权限,每个进程都会存在一把gil,同一进程内的多个线程必须抢到gil

之后才能使用cpython解释器来执行自己的代码,同一进程下的多线程不能并行,但可以实现并发

在cpython解释器下,如果想实现并行可以开启多个进程

有gil的原因是cpython的垃圾回收机制不是线程安全的

计算密集型:应该使用多进程
# from multiprocessing import Process
# from threading import Thread
# import os,time
#
# def work():
# res=0
# for i in range(100000000):
# res*=i
#
# if __name__ == '__main__':
# l=[]
# print(os.cpu_count())
# start=time.time()
# for i in range(6):
# # p=Process(target=work)
# p=Thread(target=work)
# l.append(p)
# p.start()
# for p in l:
# p.join()
# stop=time.time()
# print('run time is %s' %(stop-start)) #4.271663427352905

# IO密集型: 应该开启多线程
from multiprocessing import Process
from threading import Thread
import threading
import os,time
def work():
time.sleep(2)

if __name__ == '__main__':
l=[]
start=time.time()
for i in range(300):
# p=Process(target=work) #2.225289821624756
p=Thread(target=work) #2.002105951309204
l.append(p)
p.start()
for p in l:
p.join()
stop=time.time()
print('run time is %s' %(stop-start))

线程的数据安全需要使用自定义锁来解决,gil是在线程执行自己代码前获取的,所以线程的数据安全gil无法保证

死锁:

所谓死锁： 是指两个或两个以上的进程或线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程，如下就是死锁

from threading import Thread,Lock
import time
mutexA=Lock()
mutexB=Lock()
 
class MyThread(Thread):
    def run(self):
        self.func1()
        self.func2()
    def func1(self):
        mutexA.acquire()
        print('\033[41m%s 拿到A锁\033[0m' %self.name)
 
        mutexB.acquire()
        print('\033[42m%s 拿到B锁\033[0m' %self.name)
        mutexB.release()
 
        mutexA.release()
 
    def func2(self):
        mutexB.acquire()
        print('\033[43m%s 拿到B锁\033[0m' %self.name)
        time.sleep(2)
 
        mutexA.acquire()
        print('\033[44m%s 拿到A锁\033[0m' %self.name)
        mutexA.release()
 
        mutexB.release()
 
if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):
        t=MyThread()
        t.start()
 
'''
Thread-1 拿到A锁
Thread-1 拿到B锁
Thread-1 拿到B锁
Thread-2 拿到A锁
然后就卡住，死锁了
'''

解决方法，递归锁，在Python中为了支持在同一线程中多次请求同一资源，python提供了可重入锁RLock。

这个RLock内部维护着一个Lock和一个counter变量，counter记录了acquire的次数，从而使得资源可以被多次require。直到一个线程所有的acquire都被release，其他的线程才能获得资源。上面的例子如果使用RLock代替Lock，则不会发生死锁：

mutexA=mutexB=threading.RLock() #一个线程拿到锁，counter加1,该线程内又碰到加锁的情况，则counter继续加1，这期间所有其他线程都只能等待，等待该线程释放所有锁，即counter递减到0为止

信号量

同进程的一样

Semaphore管理一个内置的计数器，
每当调用acquire()时内置计数器-1；
调用release() 时内置计数器+1；
计数器不能小于0；当计数器为0时，acquire()将阻塞线程直到其他线程调用release()。

实例：(同时只有5个线程可以获得semaphore,即可以限制最大连接数为5)：

from threading import Thread,Semaphore
import threading
import time
# def func():
#     if sm.acquire():
#         print (threading.currentThread().getName() + ' get semaphore')
#         time.sleep(2)
#         sm.release()
def func():
    sm.acquire()
    print('%s get sm' %threading.current_thread().getName())
    time.sleep(3)
    sm.release()
if __name__ == '__main__':
    sm=Semaphore(5)
    for i in range(23):
        t=Thread(target=func)
        t.start()

与进程池是完全不同的概念，进程池Pool(4)，最大只能产生4个进程，而且从头到尾都只是这四个进程，不会产生新的，而信号量是产生一堆线程/进程

互斥锁与信号量推荐博客：http://url.cn/5DMsS9r

event 事件

同进程的一样

线程的一个关键特性是每个线程都是独立运行且状态不可预测。如果程序中的其 他线程需要通过判断某个线程的状态来确定自己下一步的操作,这时线程同步问题就会变得非常棘手。为了解决这些问题,我们需要使用threading库中的Event对象。 对象包含一个可由线程设置的信号标志,它允许线程等待某些事件的发生。在 初始情况下,Event对象中的信号标志被设置为假。如果有线程等待一个Event对象, 而这个Event对象的标志为假,那么这个线程将会被一直阻塞直至该标志为真。一个线程如果将一个Event对象的信号标志设置为真,它将唤醒所有等待这个Event对象的线程。如果一个线程等待一个已经被设置为真的Event对象,那么它将忽略这个事件, 继续执行

event.isSet()：返回event的状态值；
 
event.wait()：如果 event.isSet()==False将阻塞线程；
 
event.set()： 设置event的状态值为True，所有阻塞池的线程激活进入就绪状态， 等待操作系统调度；
 
event.clear()：恢复event的状态值为False。

例如，有多个工作线程尝试链接MySQL，我们想要在链接前确保MySQL服务正常才让那些工作线程去连接MySQL服务器，如果连接不成功，都会去尝试重新连接。那么我们就可以采用threading.Event机制来协调各个工作线程的连接操作

from threading import Thread,Event
import time

event=Event()

def light():
print('红灯正亮着')
time.sleep(3)
event.set() #绿灯亮

def car(name):
print('车%s正在等绿灯' %name)
event.wait() #等灯绿
print('车%s通行' %name)

if __name__ == '__main__':
# 红绿灯
t1=Thread(target=light)
t1.start()
# 车
for i in range(10):
t=Thread(target=car,args=(i,))
t.start()

线程queue

queue队列 ：使用import queue，用法与进程Queue一样

import queue

# queue.Queue() #先进先出
# q=queue.Queue(3)
# q.put(1)
# q.put(2)
# q.put(3)
# print(q.get())
# print(q.get())
# print(q.get())

# queue.LifoQueue() #后进先出->堆栈
# q=queue.LifoQueue(3)
# q.put(1)
# q.put(2)
# q.put(3)
# print(q.get())
# print(q.get())
# print(q.get())
# queue.PriorityQueue() #优先级
q=queue.PriorityQueue(3) #优先级,优先级用数字表示,数字越小优先级越高
q.put((10,'a'))
q.put((-1,'b'))
q.put((100,'c'))
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())