我的Python成长之路---第八天---Python基础（24）---2016年3月5日（晴）

多线程编程

什么是多线程，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。他包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。线程是进程中一个单顺序的空值六，一个进程可以并发多个线程，每个线程可以并行处理不同的任务。

threading模块

python的标准库提供了两个模块用于多线程处理，_thread和threading，_thread是低级模块，threading是高级模块，是对_thread进行了封装。

启动一个线程就是把一个函数传入并创建Thread实例，然后调用start()开始执行：

线程有两种调用方式：直接调用和继承式调用

直接调用

#!/usr/bin/env python

# coding:utf-8

'''

Created on: 2016年5月16日

@author: 张晓宇

Email: 61411916@qq.com

Version: 1.0

Description: 多线程演示程序，直接启动方式

Help:

'''

def sayhi(num): # 定义每隔线程都要运行的函数

print('%s is say hi' %num)

import time

time.sleep(3)

import threading

if __name__ == '__main__':

t1 = threading.Thread(target = sayhi, args = [1, ])

# 调用Thread方法生成一个线程实例，第一个参数tartget表示进程要执行的函数，args表示要传递给进程函数的参数

t2 = threading.Thread(target = sayhi, args = [2, ])

t1.start() # 启动进程

t2.start()

t1.join()

# 等待子进程完毕，这句话的意思就等待一个进程执行完在执行这句话后面的逻辑，join方法还可以接收一个超时时间参数，表示最多等待多长时间，超过这个时间就不等了，继续执行下面的语句，注意，是不等待，不是中断进程的执行

t2.join()

print(t1.getName()) # getName()表示获取进程的名称，默认Thread-1、Thread-2...这种命名方式

print(t2.getName())

继承式调用

#!/usr/bin/env python

# coding:utf-8

'''

Created on:

@author: 张晓宇

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Version: 1.0

Description: 多线程演示程序，继承式调用

Help:

'''

import threading

class Mythreading(threading.Thread):

'''

定义一个类，继承自threading.Thread

'''

def __init__(self, num):

'''

初始化方法

:param num:

:return:

'''

threading.Thread.__init__(self)

self.num = num

def run(self):

'''

重写run方法，也就是每个线程要执行的函数

:return:

'''

print('%s is say hi' %self.num)

import time

time.sleep(5)

if __name__ == '__main__':

t1 = Mythreading(1) # 用刚才定义的类创建进程对象

t2 = Mythreading(2)

t1.start()

t2.start()

t1.join()

t2.join()

print(t1.getName())

print(t2.getName())

守护线程

默认情况下，线程执行完毕如果该线程下还有子线程没有执行完毕才会结束，我们可以通过守护线程的方式，是的主线程执行完毕强制结束下面的子线程的运行

#!/usr/bin/env python3

# coding:utf-8

'''

Created on:

@author: 张晓宇

Email: 61411916@qq.com

Version: 1.0

Description: 守护线程演示程序

Help:

'''

import time

import threading

def child(n):

'''

子线程执行的函数

:param n:

:return:

'''

print('[%s]------running----\n' % n)

time.sleep(2)

print('--done--')

def main():

'''

主线程要执行的函数

:return:

'''

for i in range(2): # 循环生成5个子线程

t = threading.Thread(target=child,args=[i,])

t.start()

print('starting thread', t.getName())

m = threading.Thread(target=main,args=[]) # 创建主线程对象

m.setDaemon(True) #将主线程设置为Daemon线程,它退出时,其它子线程会同时退出,不管是否执行完任务

m.start() # 启动主线程

m.join() # 等待主线程执行完毕

print("---main thread done----")

输出结果

[0]------running----

starting thread Thread-2

[1]------running----

starting thread Thread-3

---main thread done----

可以看出，main线程下的子线程执行的时间要比main线程时间长，当main线程执行完的时候，子线程的print('--done--')还没有执行就被强制结束了

锁

#!/usr/bin/env python

# coding:utf-8

'''

Created on:

@author: 张晓宇

Email: 61411916@qq.com

Version: 1.0

Description: 线程锁演示程序

Help:

'''

import threading

import time

def addNum():

global num # 调用全局变量num

print('--get num:', num)

time.sleep(1)

#lock.acquire()

num += 1 # 每个线程都对num进行加1操作

#lock.release()

print(num)

if __name__ == '__main__':

lock = threading.Lock()

num = 0

thread_list = [] # 初始化一个线程列表

for i in range(10000): # 循环启动10000个进程

t = threading.Thread(target = addNum)

t.start()

thread_list.append(t) # 加入到线程列表中

for t in thread_list: # 循环等待线程列表里的所有线程结束

t.join()

print(num) # 打印num的最终值

正常情况，启动10000个线程，每个线程对num做加1操作，最终的结果将是10000，但是如果你用python2.X版本的解释器执行上面的代码会发现，最结果不总是10000，而且随着线程越多，这个最终结果的值稳定性越差，这就需要在对需要修改线程间共享的变量的时候加一把锁，当一个线程获得锁并操作一个共享变量的时候，其他线程只能等待锁释掉才可以，等待的过程是阻塞的，只有锁被释放掉，其他线程中“抢”到锁的进程才可以继续进行

申请锁

1	`lock.acquire()`

释放锁

1	`lock.release()`

注意，Python3.X已经修复了这个问题，不用加锁结果也是正确的

递归锁

递归锁说白了就是一个大锁里面套着小锁，也就是子锁，用到的地方不多，就不说了

信号量（Semaphore）

刚才说的锁也是互斥锁，同事只能有一个线程操作，而Semaphore可以同事允许一定数量的线程更改数据。

import threading,time

def run(n):

semaphore.acquire()

time.sleep(1)

print("run the thread: %s\n" %n)

semaphore.release()

if __name__ == '__main__':

num= 0

semaphore = threading.BoundedSemaphore(5) #最多允许5个线程同时运行

for i in range(20):

t = threading.Thread(target=run,args=(i,))

t.start()

while threading.active_count() != 1:

pass #print threading.active_count()

else:

print('----all threads done---')

print(num)

事件Event

事件可以裂解为就是一个信号，他只有两个状态可以理解为真和假，常用方法如下

set()：相当于设置为真
clear()：相当于设置为假
isSet()：判断是否为真
wait()：等待事件置为真（阻塞）

事件做常用的一个地方就是红绿灯模型，下面代码这就是演示红绿灯模型

#!/usr/bin/env python

# coding:utf-8

'''

Created on: 2016年3月5日

@author: 张晓宇

Email: 61411916@qq.com

Version: 1.0

Description: 红绿灯模型演示程序

Help:

'''

import threading

def light():

'''

信号灯进程的线程执行的函数

:return:

'''

import time

if not event.isSet(): # 判断是否为真，如果不为真就设置为真，也就是一上来是绿灯

event.set()

count = 0 # 初始化计数器，可以理解为红绿灯之间的等待时间

while True: # 无限制循环下去

if count < 10:

# 0-10秒是绿灯

print('\033[42;1m--green light on--\033[0m')

elif count < 13:

# 10-12是黄灯

print('\033[43;1m--yellow light on--\033[0m')

elif count < 20:

# 14-19秒是红灯

if event.isSet(): # 判断如果为真，就设置成假的

event.clear()

print('\033[41;1m--red light on--\033[0m')

else:

# 第20秒的时候计数器归零，并从新设置为真

count = 0

if not event.isSet():

event.set()

time.sleep(1)

count += 1 # 计数器加1

def car(n):

'''

汽车进程要执行的函数

:param n:

:return:

'''

import time

while True:

time.sleep(1) # 每隔1秒检查一下红绿灯状态

if event.isSet():

# 如果为真就runing

print('car [%s] is running...' %n)

else:

# 否则就waiting

print('car [%s] is waiting for the red light...' %n)

event.wait() # 等待事件变为真

if __name__ == '__main__':

event = threading.Event() # 创建Event对象

Light = threading.Thread(target = light) # 创建信号灯线程

Light.start() # 启动线程

for i in range(3): # 循环创建3个汽车线程对象，并启动

t = threading.Thread(target = car, args = [i,])

t.start()