threading模块—Python多线程编程

Threading 模块

threading 模块除了提供基本的线程和锁定支持外，还提供了更高级别、功能更全面的线程管理。threading 模块支持守护线程，其工作方式是：守护线程一般是一个等待客户端请求的服务器，如果没有客户端请求，守护线程就是空闲的。如果把一个线程设置为守护线程，就表示这个线程是不重要的，进程退出时不需要等待这个线程完成。（如何设置守护线程？只需执行赋值语句： thread.daemon = True )

threading 模块的对象：

对象	描述
Thread	表示一个执行线程的对象
Lock	锁原语对象（和 thread 模块中的锁一样）
RLock	可重入锁对象，使单一线程可以（再次）获得已持有的锁（锁递归）
Condition	条件变量对象，使得一个线程等待另一个线程满足特定的“条件”，比如改变状态或者某个数据
Event	条件变量的通用版本，任意数量的线程等待某个事件的发生，在该事件发生后所有线程将被激活
Semaphore	为线程间共享的有限资源提供了一个“计数器”，如果没有可用资源时会被阻塞
BoundedSemaphore	与 Semaphore 相似，不过它不允许超过初始值
Timer	与 Thread 相似， 不过它要在运行前等待一段时间
Barrier①	创建一个“障碍”，必须达到指定数量的线程后才可以继续

[①]  Python 3.2版本中引入

Thread 类

threading 模块的 Thread 类是主要的执行对象，它有 thread 模块中没有的很多函数。

Thread 对象的属性和方法：

属性/方法	描述
Thread 对象数据属性
name	线程名
ident	线程的标识符
daemon	布尔标志，表示这个线程是否是守护线程
Thread 对象方法
_init_(group=None, tatget=None, name=None, args=(), kwargs={}, verbose=None, daemon=None)	实例化一个线程对象，需要有一个可调用的 target，以及其参数 args 或 kwargs 。还可以传递 name 或 group 参数，不过后者还未实现。此外， verbose 标志也是可接受的。 而 daemon 的值将会设定 thread.daemon 属性/标志
start()	开始执行线程
run()	定义线程功能的方法（通常在子类中被应用开发者重写）
join(timeout=None)	直至启动的线程终止之前一直挂起，除非给出了 timeout （单位为秒），否则会一直阻塞
is_alive()	布尔标志，表示这个线程是否还存活

使用 Thread 类可以有很多种方法创建线程，比如：

• 创建 Thread 的实例，传给它一个函数；

• 创建 Thread 的实例，传给它一个可调用的类实例；

• 派生 Thread 的子类，并创建子类的实例。

  *注：一般选择第一个和第三个，当需要一个更加符合面向对象的接口时选择第三个

创建 Thread 的实例，传给它一个函数

使用 threading 模块（mtsleepC.py）：

*注：threading 模块的 Thread 类中有个 join() 方法，可以让主线程等待所有线程执行完毕。

 import threading
 from time import sleep, ctime
 ​
 loops = [4,2]
 ​
 def loop(nloop, nsec):
     print('start loop %s at:%s' % (nloop, ctime()))
     sleep(nsec)
     print('loop %s done at:%s' % (nloop, ctime()))
 ​
 def main():
     print("starting at:%s" % ctime())
     threads = []
     nloops = range(len(loops))
 ​
     for i in nloops:
         t = threading.Thread(target=loop, args=(i, loops[i]))
         threads.append(t)
 ​
     for i in nloops:
         threads[i].start()
 ​
     for i in nloops:
         threads[i].join()
 ​
     print('all DONE at:%s' % ctime())
 ​
 ​
 if __name__ == '__main__':
     main()

运行后输出结果：

 $ mtsleepC.py
 starting at:Mon Jul 23 12:44:48 2018
 start loop 0 at:Mon Jul 23 12:44:48 2018
 start loop 1 at:Mon Jul 23 12:44:48 2018
 loop 1 done at:Mon Jul 23 12:44:50 2018
 loop 0 done at:Mon Jul 23 12:44:52 2018
 all DONE at:Mon Jul 23 12:44:52 2018

实例化每个 Thread 对象时，把函数（target）和参数（args）传进去，然后得到返回的 Thread 实例。实例化 Thread 和调用 thread.start_new_thread() 的最大区别就是新线程不会立即执行。当所有线程分配完后，通过调用每个线程的 start() 方法让他们开始执行。join() 方法将等待线程结束，或者超过提供的时间自动结束。对 join() 方法而言，它根本不需要调用，一旦线程启动它就会一直执行，直到给定的函数完成后退出。

创建 Thread 的实例，传给它一个可调用的类实例

使用可调用的类（mtsleepD.py）：

*注：本例中将传递进去一个可调用类（实例）而不仅仅是一个函数。提供了更加面向对象的方法

 import threading
 from time import sleep, ctime
 ​
 loops = [4,2]
 ​
 class ThreadFunc(object):
 ​
     def __init__(self, func, args, name=''):
         self.name = name
         self.func = func
         self.args = args
 ​
     def __call__(self):
         self.func(*self.args)
 ​
 def loop(nloop, nsec):
     print('start loop %s at:%s' % (nloop, ctime()))
     sleep(nsec)
     print('loop %s done at:%s' % (nloop, ctime()))
 ​
 def main():
     print('starting at:%s' % ctime())
     threads = []
     nloops = range(len(loops))
 ​
     for i in nloops: # 创建所有线程
         t = threading.Thread(
             target=ThreadFunc(loop, (i, loops[i]),loop.__name__)
             )
         threads.append(t)
 ​
     for i in nloops: # 启动所有线程
         threads[i].start()
 ​
     for i in nloops: # 等待结束
         threads[i].join()
 ​
     print('all DONE at:%s' % ctime())
 ​
 ​
 if __name__ == '__main__':
     main()

运行后的输出结果：

 $ mtsleepD.py
 starting at:Tue Jul 24 09:02:32 2018
 start loop 0 at:Tue Jul 24 09:02:32 2018
 start loop 1 at:Tue Jul 24 09:02:32 2018
 loop 1 done at:Tue Jul 24 09:02:34 2018
 loop 0 done at:Tue Jul 24 09:02:36 2018
 all DONE at:Tue Jul 24 09:02:36 2018

派生 Thread 的子类，并创建子类的实例

子类化的 Thread（mtsleepE.py）：

*注：本例中将对 Thread 子类化，而不是直接对其实例化。这将使我们在定制线程对象时拥有更多灵活性，也能够简化线程创建的调用过程。

 import threading
 from time import sleep, ctime
 ​
 loops = [4,2]
 ​
 class MyThread(threading.Thread):
 ​
     def __init__(self, func, args, name=''):
         threading.Thread.__init__(self)
         self.name = name
         self.func = func
         self.args = args
 ​
     def run(self):
         self.func(*self.args)
 ​
 def loop(nloop, nsec):
     print('start loop %s at:%s' % (nloop, ctime()))
     sleep(nsec)
     print('loop %s done at:%s' % (nloop, ctime()))
 ​
 def main():
     print('starting at:%s' % ctime())
     threads = []
     nloops = range(len(loops))
 ​
     for i in nloops: # 创建所有线程
         t = MyThread(loop, (i, loops[i]), loop.__name__)
         threads.append(t)
 ​
     for i in nloops: # 启动所有线程
         threads[i].start()
 ​
     for i in nloops: # 等待结束
         threads[i].join()
 ​
     print('all DONE at:%s' % ctime())
 ​
 ​
 if __name__ == '__main__':
     main()

运行后的输出结果：

 $ mtsleepE.py
 starting at:Tue Jul 24 09:13:49 2018
 start loop 0 at:Tue Jul 24 09:13:49 2018
 start loop 1 at:Tue Jul 24 09:13:49 2018
 loop 1 done at:Tue Jul 24 09:13:51 2018
 loop 0 done at:Tue Jul 24 09:13:53 2018
 all DONE at:Tue Jul 24 09:13:53 2018

threading 模块的其它函数

函数	描述
active_count()	当前活动的 Thread 对象个数
current_thread	返回当前活动的 Thread 对象
enumerate()	返回当前活动的 Thread 对象列表
settrace(func)	为所有线程设置一个 trace 函数
setprofile(func)	为所有线程设置一个 profile 函数
stack_size(size=0)	返回新创建线程的栈大小；或为后续创建的线程设定栈的大小为 size