Python多線程同步Lock、RLock、Semaphore、Event實(shí)例

一、多線程同步

由于CPython的python解釋器在單線程模式下執(zhí)行，所以導(dǎo)致python的多線程在很多的時候并不能很好地發(fā)揮多核cpu的資源。大部分情況都推薦使用多進(jìn)程。

python的多線程的同步與其他語言基本相同，主要包含：

Lock & RLock ：用來確保多線程多共享資源的訪問。
Semaphore ： 用來確保一定資源多線程訪問時的上限，例如資源池。
Event : 是最簡單的線程間通信的方式，一個線程可以發(fā)送信號，其他的線程接收到信號后執(zhí)行操作。

二、實(shí)例

1）Lock & RLock

Lock對象的狀態(tài)可以為locked和unlocked

使用acquire()設(shè)置為locked狀態(tài)；
使用release()設(shè)置為unlocked狀態(tài)。

如果當(dāng)前的狀態(tài)為unlocked，則acquire()會將狀態(tài)改為locked然后立即返回。當(dāng)狀態(tài)為locked的時候，acquire()將被阻塞直到另一個線程中調(diào)用release()來將狀態(tài)改為unlocked，然后acquire()才可以再次將狀態(tài)置為locked。

Lock.acquire(blocking=True, timeout=-1),blocking參數(shù)表示是否阻塞當(dāng)前線程等待，timeout表示阻塞時的等待時間 。如果成功地獲得lock，則acquire()函數(shù)返回True，否則返回False，timeout超時時如果還沒有獲得lock仍然返回False。

實(shí)例：(確保只有一個線程可以訪問共享資源)
代碼如下:

import threading
import time

num = 0
lock = threading.Lock()

def func(st):
global num
print (threading.currentThread().getName() + ' try to acquire the lock')
if lock.acquire():
print (threading.currentThread().getName() + ' acquire the lock.' )
print (threading.currentThread().getName() +" :%s" % str(num) )
num += 1
time.sleep(st)
print (threading.currentThread().getName() + ' release the lock.' )
lock.release()

t1 = threading.Thread(target=func, args=(8,))
t2 = threading.Thread(target=func, args=(4,))
t3 = threading.Thread(target=func, args=(2,))
t1.start()
t2.start()
t3.start()

結(jié)果：

RLock與Lock的區(qū)別是：RLock中除了狀態(tài)locked和unlocked外還記錄了當(dāng)前l(fā)ock的owner和遞歸層數(shù)，使得RLock可以被同一個線程多次acquire()。

2）Semaphore

Semaphore管理一個內(nèi)置的計數(shù)器，
每當(dāng)調(diào)用acquire()時內(nèi)置計數(shù)器-1；
調(diào)用release() 時內(nèi)置計數(shù)器+1；
計數(shù)器不能小于0；當(dāng)計數(shù)器為0時，acquire()將阻塞線程直到其他線程調(diào)用release()。

實(shí)例：(同時只有2個線程可以獲得semaphore,即可以限制最大連接數(shù)為2)：
代碼如下:

import threading
import time

semaphore = threading.Semaphore(2)

def func():
if semaphore.acquire():
for i in range(5):
print (threading.currentThread().getName() + ' get semaphore')
semaphore.release()
print (threading.currentThread().getName() + ' release semaphore')


for i in range(4):
t1 = threading.Thread(target=func)
t1.start()

結(jié)果：

3) Event

Event內(nèi)部包含了一個標(biāo)志位，初始的時候?yàn)閒alse。
可以使用使用set()來將其設(shè)置為true；
或者使用clear()將其從新設(shè)置為false；
可以使用is_set()來檢查標(biāo)志位的狀態(tài)；
另一個最重要的函數(shù)就是wait(timeout=None)，用來阻塞當(dāng)前線程，直到event的內(nèi)部標(biāo)志位被設(shè)置為true或者timeout超時。如果內(nèi)部標(biāo)志位為true則wait()函數(shù)理解返回。

實(shí)例： (線程間相互通信)

代碼如下:

import logging
import threading
import time

logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,
format="(%(threadName)-10s : %(message)s",
)

def wait_for_event_timeout(e, t):
"""Wait t seconds and then timeout"""
while not e.isSet():
logging.debug("wait_for_event_timeout starting")
event_is_set = e.wait(t)
logging.debug("event set: %s" % event_is_set)
if event_is_set:
logging.debug("processing event")
else:
logging.debug("doing other work")

e = threading.Event()
t2 = threading.Thread(name="nonblock",
target=wait_for_event_timeout,args=(e, 2))
t2.start()
logging.debug("Waiting before calling Event.set()")
time.sleep(7)
e.set()
logging.debug("Event is set")

運(yùn)行結(jié)果：

三、其他

1） 線程局部變量

線程局部變量的值是跟線程相關(guān)的，區(qū)別與全局的變量。使用非常簡單如下：
代碼如下:

mydata = threading.local()
mydata.x = 1

2）對Lock，semaphore，condition等使用with關(guān)鍵字代替手動調(diào)用acquire()和release()。

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