python - 进程与线程 -2

1. 线程

一个进程可以包含多个线程，一条线程就是进程中一个单一顺序的控制流。一个进程中可以并发多个线程，每条线程执行不同的任务。

1.1 使用Thread创建线程

import threading
import time


def task():
    for i in range(3):
        time.sleep(1)
        print(f"线程名：{threading.current_thread().name}")


if __name__ == "__main__":
    print("主线程开始")
    # 创建线程对象，放到ts中
    ts = []
    for i in range(5):
        p = threading.Thread(target=task)
        ts.append(p)
    # 启动线程
    for i in ts:
        i.start()
    # 等待
    for i in ts:
        i.join()
    print("主线程结束")

Thread(group=None, target=None, name=None,
                 args=(), kwargs=None, *, daemon=None)

• group 保留
• target 表示一个可调用对象，经程启动时，run方法会调用此对象。
• name 线程名
• args, kwargs是传递给target函数的参数

:: 方法和Process类基本一样。

1.2 使用Thread子类创建线程

继承Thread类，重写run方法即可。

import threading
import time


class SubThread(threading.Thread):
    # 重写
    def run(self):
        for i in range(3):
            time.sleep(1)
            print(f"线程名：{threading.current_thread().name}")


if __name__ == "__main__":
    print("主线程开始")
    # 创建线程对象，放到ts中
    ts = []
    for i in range(5):
        p = SubThread()
        ts.append(p)
    # 启动线程
    for i in ts:
        i.start()
    # 等待
    for i in ts:
        i.join()
    print("主线程结束")

2. 线程之间通信

和进程不同，多个线程可以访问进程中定义的全局变量。即在一个进程中的所有线程共享全局变量。

2.1 互斥锁

由于多个线程共享全局变量，在同一时刻都可以修改它，造成混乱。

互斥锁：防止多个线程同时读取某一块内存区域。互斥锁为资源引入一个状态：锁定和非锁定。某个线程要修改共享数据时，先将其锁定，此时资源的状态为锁定，其它线程不能更改。该线程用完释放资源，将资源状态变成非锁定，其它线程才可以锁定资源进行修改。

互斥锁保证了每次只有一个线程可以进行写入操作，保证数据的正确性。

import time
from multiprocessing import Lock
from threading import Thread

# 100张票
n = 100


def task():
    global n
    # 上锁
    lock.acquire()
    n -= 1
    time.sleep(0.1)
    print(f"购票成功,还剩下{n}张")
    # 解锁
    lock.release()


if __name__ == '__main__':
    # 创建一把锁
    lock = Lock()
    cache = []
    # 创建20个线程来买票
    for i in range(20):
        t = Thread(target=task)
        t.start()

    for i in cache:
        i.join()

如果不上锁就混乱了，sleep之后，n的结果全是80，因为那个时间段n的值已经是80了。

在使用互斥锁时，要避免死锁。一般有多个锁时会造成死锁，甲等乙放锁，乙等甲放锁，都不放卡住了。

2.2 用队列在线程间通信

与队列在进程间通信一样，但用的Queue是queue模块的，而不是multiprocessing模块中的Queue

import random
import time
from queue import Queue
from threading import Thread


class Producer(Thread):
    def __init__(self, q):
        Thread.__init__(self)
        self.q = q

    def run(self):
        for i in range(5):
            print(f"生产了{i}")
            self.q.put(i)
            time.sleep(random.random())
        print("下班")


class Consumer(Thread):
    def __init__(self, q):
        Thread.__init__(self)
        self.q = q

    def run(self):
        for i in range(5):
            v = self.q.get()
            print(f"消费了{i}")
            self.q.put(i)
            time.sleep(random.random())


if __name__ == '__main__':
    q = Queue()
    p1 = Producer(q)
    p2 = Consumer(q)
    p1.start()
    p2.start()