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舉例詳解Python中threading模塊的幾個(gè)常用方法

2020-07-16 10:37Darkbull Python

這篇文章主要介紹了舉例詳解Python中threading模塊的幾個(gè)常用方法,threading模塊用來(lái)創(chuàng)建和操作線程,是Python學(xué)習(xí)當(dāng)中的重要知識(shí),需要的朋友可以參考下

threading.Thread

Thread 是threading模塊中最重要的類(lèi)之一，可以使用它來(lái)創(chuàng)建線程。有兩種方式來(lái)創(chuàng)建線程：一種是通過(guò)繼承Thread類(lèi)，重寫(xiě)它的run方法；另一種是創(chuàng)建一個(gè)threading.Thread對(duì)象，在它的初始化函數(shù)（__init__）中將可調(diào)用對(duì)象作為參數(shù)傳入。下面分別舉例說(shuō)明。先來(lái)看看通過(guò)繼承threading.Thread類(lèi)來(lái)創(chuàng)建線程的例子：

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#coding=gbk
import threading, time, random
count = 0
class Counter(threading.Thread):
  def __init__(self, lock, threadName):
    
'''@summary: 初始化對(duì)象。
     
    
@param lock: 瑣對(duì)象。
    
@param threadName: 線程名稱(chēng)。
    
'''
    super(Counter, self).__init__(name = threadName)
#注意：一定要顯式的調(diào)用父類(lèi)的初始
化函數(shù)。
    self.lock = lock
   
  def run(self):
    
'''@summary: 重寫(xiě)父類(lèi)run方法，在線程啟動(dòng)后執(zhí)行該方法內(nèi)的代碼。
    
'''
    global count
    self.lock.acquire()
    for i in xrange(10000):
      count = count + 1
    self.lock.release()
lock = threading.Lock()
for i in range(5):
  Counter(lock, "thread-" + str(i)).start()
time.sleep(2) 
#確保線程都執(zhí)行完畢
print count

在代碼中，我們創(chuàng)建了一個(gè)Counter類(lèi)，它繼承了threading.Thread。初始化函數(shù)接收兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是瑣對(duì)象，另一個(gè)是線程的名稱(chēng)。在Counter中，重寫(xiě)了從父類(lèi)繼承的run方法，run方法將一個(gè)全局變量逐一的增加10000。在接下來(lái)的代碼中，創(chuàng)建了五個(gè)Counter對(duì)象，分別調(diào)用其start方法。最后打印結(jié)果。這里要說(shuō)明一下run方法 和start方法: 它們都是從Thread繼承而來(lái)的，run()方法將在線程開(kāi)啟后執(zhí)行，可以把相關(guān)的邏輯寫(xiě)到run方法中（通常把run方法稱(chēng)為活動(dòng)[Activity]。）；start()方法用于啟動(dòng)線程。

再看看另外一種創(chuàng)建線程的方法：
 

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import threading, time, random
count = 0
lock = threading.Lock()
def doAdd():
  
'''@summary: 將全局變量count 逐一的增加10000。
  
'''
  global count, lock
  lock.acquire()
  for i in xrange(10000):
    count = count + 1
  lock.release()
for i in range(5):
  threading.Thread(target = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start()
time.sleep(2) 
#確保線程都執(zhí)行完畢
print count

在這段代碼中，我們定義了方法doAdd，它將全局變量count 逐一的增加10000。然后創(chuàng)建了5個(gè)Thread對(duì)象，把函數(shù)對(duì)象doAdd 作為參數(shù)傳給它的初始化函數(shù)，再調(diào)用Thread對(duì)象的start方法，線程啟動(dòng)后將執(zhí)行doAdd函數(shù)。這里有必要介紹一下threading.Thread類(lèi)的初始化函數(shù)原型：

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def __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

  •     　　參數(shù)group是預(yù)留的，用于將來(lái)擴(kuò)展；

  •     　　參數(shù)target是一個(gè)可調(diào)用對(duì)象（也稱(chēng)為活動(dòng)[activity]），在線程啟動(dòng)后執(zhí)行；

  •     　　參數(shù)name是線程的名字。默認(rèn)值為“Thread-N“，N是一個(gè)數(shù)字。

  •     　　參數(shù)args和kwargs分別表示調(diào)用target時(shí)的參數(shù)列表和關(guān)鍵字參數(shù)。

Thread類(lèi)還定義了以下常用方法與屬性：

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Thread.getName()
Thread.setName()
Thread.name

用于獲取和設(shè)置線程的名稱(chēng)。

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Thread.ident

獲取線程的標(biāo)識(shí)符。線程標(biāo)識(shí)符是一個(gè)非零整數(shù)，只有在調(diào)用了start()方法之后該屬性才有效，否則它只返回None。

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Thread.is_alive()
Thread.isAlive()

判斷線程是否是激活的（alive）。從調(diào)用start()方法啟動(dòng)線程，到run()方法執(zhí)行完畢或遇到未處理異常而中斷 這段時(shí)間內(nèi)，線程是激活的。

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Thread.join([timeout])

調(diào)用Thread.join將會(huì)使主調(diào)線程堵塞，直到被調(diào)用線程運(yùn)行結(jié)束或超時(shí)。參數(shù)timeout是一個(gè)數(shù)值類(lèi)型，表示超時(shí)時(shí)間，如果未提供該參數(shù)，那么主調(diào)線程將一直堵塞到被調(diào)線程結(jié)束。下面舉個(gè)例子說(shuō)明join()的使用：
 

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import threading, time
def doWaiting():
  print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S')
  time.sleep(3)
  print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S')
thread1 = threading.Thread(target = doWaiting)
thread1.start()
time.sleep(1)
#確保線程thread1已經(jīng)啟動(dòng)
print 'start join'
thread1.join()
#將一直堵塞，直到thread1運(yùn)行結(jié)束。
print 'end join'

threading.RLock和threading.Lock

在threading模塊中，定義兩種類(lèi)型的瑣：threading.Lock和threading.RLock。它們之間有一點(diǎn)細(xì)微的區(qū)別，通過(guò)比較下面兩段代碼來(lái)說(shuō)明：
 

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import threading
lock = threading.Lock()
#Lock對(duì)象
lock.acquire()
lock.acquire()
#產(chǎn)生了死瑣。
lock.release()
lock.release()
 
import threading
rLock = threading.RLock()
#RLock對(duì)象
rLock.acquire()
rLock.acquire()
#在同一線程內(nèi)，程序不會(huì)堵塞。
rLock.release()
rLock.release()

這兩種瑣的主要區(qū)別是：RLock允許在同一線程中被多次acquire。而Lock卻不允許這種情況。注意：如果使用RLock，那么acquire和release必須成對(duì)出現(xiàn)，即調(diào)用了n次acquire，必須調(diào)用n次的release才能真正釋放所占用的瑣。
threading.Condition

可以把Condiftion理解為一把高級(jí)的瑣，它提供了比Lock, RLock更高級(jí)的功能，允許我們能夠控制復(fù)雜的線程同步問(wèn)題。threadiong.Condition在內(nèi)部維護(hù)一個(gè)瑣對(duì)象（默認(rèn)是RLock），可以在創(chuàng)建Condigtion對(duì)象的時(shí)候把瑣對(duì)象作為參數(shù)傳入。Condition也提供了acquire, release方法，其含義與瑣的acquire, release方法一致，其實(shí)它只是簡(jiǎn)單的調(diào)用內(nèi)部瑣對(duì)象的對(duì)應(yīng)的方法而已。Condition還提供了如下方法(特別要注意：這些方法只有在占用瑣(acquire)之后才能調(diào)用，否則將會(huì)報(bào)RuntimeError異常。)：
Condition.wait([timeout]):

wait方法釋放內(nèi)部所占用的瑣，同時(shí)線程被掛起，直至接收到通知被喚醒或超時(shí)（如果提供了timeout參數(shù)的話）。當(dāng)線程被喚醒并重新占有瑣的時(shí)候，程序才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下去。
Condition.notify():

喚醒一個(gè)掛起的線程（如果存在掛起的線程）。注意：notify()方法不會(huì)釋放所占用的瑣。

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Condition.notify_all()
Condition.notifyAll()

喚醒所有掛起的線程（如果存在掛起的線程）。注意：這些方法不會(huì)釋放所占用的瑣。

現(xiàn)在寫(xiě)個(gè)捉迷藏的游戲來(lái)具體介紹threading.Condition的基本使用。假設(shè)這個(gè)游戲由兩個(gè)人來(lái)玩，一個(gè)藏(Hider)，一個(gè)找(Seeker)。游戲的規(guī)則如下：1. 游戲開(kāi)始之后，Seeker先把自己眼睛蒙上，蒙上眼睛后，就通知Hider；2. Hider接收通知后開(kāi)始找地方將自己藏起來(lái)，藏好之后，再通知Seeker可以找了； 3. Seeker接收到通知之后，就開(kāi)始找Hider。Hider和Seeker都是獨(dú)立的個(gè)體，在程序中用兩個(gè)獨(dú)立的線程來(lái)表示，在游戲過(guò)程中，兩者之間的行為有一定的時(shí)序關(guān)系，我們通過(guò)Condition來(lái)控制這種時(shí)序關(guān)系。
 

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#---- Condition
#---- 捉迷藏的游戲
import threading, time
class Hider(threading.Thread):
  def __init__(self, cond, name):
    super(Hider, self).__init__()
    self.cond = cond
    self.name = name
   
  def run(self):
    time.sleep(1)
#確保先運(yùn)行Seeker中的方法 
     
    self.cond.acquire()
#b 
    print self.name + ': 我已經(jīng)把眼睛蒙上了'
    self.cond.notify()
    self.cond.wait()
#c 
             
#f
    print self.name + ': 我找到你了 ~_~'
    self.cond.notify()
    self.cond.release()
              
#g
    print self.name + ': 我贏了'
#h
     
class Seeker(threading.Thread):
  def __init__(self, cond, name):
    super(Seeker, self).__init__()
    self.cond = cond
    self.name = name
  def run(self):
    self.cond.acquire()
    self.cond.wait() 
#a  #釋放對(duì)瑣的占用，同時(shí)線程掛起在這里，直到被notify并重新占
有瑣。
              
#d
    print self.name + ': 我已經(jīng)藏好了，你快來(lái)找我吧'
    self.cond.notify()
    self.cond.wait() 
#e
              
#h
    self.cond.release()
    print self.name + ': 被你找到了，哎~~~'
     
cond = threading.Condition()
seeker = Seeker(cond, 'seeker')
hider = Hider(cond, 'hider')
seeker.start()
hider.start()

threading.Event

Event實(shí)現(xiàn)與Condition類(lèi)似的功能，不過(guò)比Condition簡(jiǎn)單一點(diǎn)。它通過(guò)維護(hù)內(nèi)部的標(biāo)識(shí)符來(lái)實(shí)現(xiàn)線程間的同步問(wèn)題。（threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent類(lèi)實(shí)現(xiàn)同樣的功能。）
Event.wait([timeout])

堵塞線程，直到Event對(duì)象內(nèi)部標(biāo)識(shí)位被設(shè)為T(mén)rue或超時(shí)（如果提供了參數(shù)timeout）。
Event.set()

將標(biāo)識(shí)位設(shè)為T(mén)ure
Event.clear()

將標(biāo)識(shí)伴設(shè)為False。
Event.isSet()

判斷標(biāo)識(shí)位是否為T(mén)ure。

下面使用Event來(lái)實(shí)現(xiàn)捉迷藏的游戲(可能用Event來(lái)實(shí)現(xiàn)不是很形象)

 

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#---- Event
#---- 捉迷藏的游戲
import threading, time
class Hider(threading.Thread):
  def __init__(self, cond, name):
    super(Hider, self).__init__()
    self.cond = cond
    self.name = name
   
  def run(self):
    time.sleep(1)
#確保先運(yùn)行Seeker中的方法 
     
    print self.name + ': 我已經(jīng)把眼睛蒙上了'
     
    self.cond.set()
     
    time.sleep(1) 
     
    self.cond.wait()
    print self.name + ': 我找到你了 ~_~'
     
    self.cond.set()
               
    print self.name + ': 我贏了'
     
class Seeker(threading.Thread):
  def __init__(self, cond, name):
    super(Seeker, self).__init__()
    self.cond = cond
    self.name = name
  def run(self):
    self.cond.wait()
             
    print self.name + ': 我已經(jīng)藏好了，你快來(lái)找我吧'
    self.cond.set()
     
    time.sleep(1)
    self.cond.wait()
               
    print self.name + ': 被你找到了，哎~~~'
     
cond = threading.Event()
seeker = Seeker(cond, 'seeker')
hider = Hider(cond, 'hider')
seeker.start()
hider.start()

threading.Timer

threading.Timer是threading.Thread的子類(lèi)，可以在指定時(shí)間間隔后執(zhí)行某個(gè)操作。下面是Python手冊(cè)上提供的一個(gè)例子：
 

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def hello():
  print "hello, world"
t = Timer(3, hello)
t.start()
# 3秒鐘之后執(zhí)行hello函數(shù)。

threading模塊中還有一些常用的方法沒(méi)有介紹：

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threading.active_count()
threading.activeCount()

獲取當(dāng)前活動(dòng)的(alive)線程的個(gè)數(shù)。

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threading.current_thread()
threading.currentThread()

獲取當(dāng)前的線程對(duì)象（Thread object）。

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threading.enumerate()

獲取當(dāng)前所有活動(dòng)線程的列表。
threading.settrace(func)

設(shè)置一個(gè)跟蹤函數(shù)，用于在run()執(zhí)行之前被調(diào)用。

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threading.setprofile(func)

設(shè)置一個(gè)跟蹤函數(shù)，用于在run()執(zhí)行完畢之后調(diào)用。

threading模塊的內(nèi)容很多，一篇文章很難寫(xiě)全，更多關(guān)于threading模塊的信息，請(qǐng)查詢(xún)Python手冊(cè) threading模塊。

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