Python3多线程编程

运行多个线程类似于同时运行多个不同的程序，但具有以下优点：

  • 进程中的多个线程与主线程共享相同的数据空间，因此与单独的进程相比，可以更轻松地共享信息或彼此通信。

  • 线程有时被称为轻量级进程，它们不需要太多的内存开销。它们比流程便宜。

线程具有开始，执行序列和结论。它具有一个指令指针，可跟踪其上下文中当前正在运行的位置。

  • 它可以被抢占(中断)。

  • 可以在其他线程正在运行时将其暂时置于暂停状态(也称为休眠)-这称为yield。

有两种不同的线程：

  • 内核线程
  • 用户线程

内核线程是操作系统的一部分，而用户空间线程未在内核中实现。

有两个模块支持在Python3中使用线程：

  • _thread
  • 穿线

线程模块已被“弃用”了很长时间。鼓励用户改用线程模块。因此，在Python 3中，模块“线程”不再可用。但是，由于Python3中的向后兼容性，它已重命名为“ _thread”。

开始一个新线程

要生成另一个线程，你需要调用以下可用的方法 thread module： 

_thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

通过此方法调用，可以快速有效地在Linux和Windows中创建新线程。

方法调用立即返回，子线程启动，并使用传递的列表调用函数 args 。当函数返回时，线程终止。

Here, args 是争论的元组；使用一个空的元组在不传递任何参数的情况下调用函数。 kwargs 是关键字参数的可选字典。 

#!/usr/bin/python3

import _thread
import time

# Define a function for the thread
def print_time( threadName, delay):
    count = 0
    while count < 5:
        time.sleep(delay)
        count += 1
        print ("%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) ))

# Create two threads as follows
try:
    _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
    _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
    print ("Error: unable to start thread")

while 1:
    pass

执行以上代码后，将产生以下结果： 

Thread-1: Fri Feb 19 09加入([时间])39 2016
Thread-2: Fri Feb 19 09加入([时间])41 2016
Thread-1: Fri Feb 19 09加入([时间])41 2016
Thread-1: Fri Feb 19 09加入([时间])43 2016
Thread-2: Fri Feb 19 09加入([时间])45 2016
Thread-1: Fri Feb 19 09加入([时间])45 2016
Thread-1: Fri Feb 19 09加入([时间])47 2016
Thread-2: Fri Feb 19 09加入([时间])49 2016
Thread-2: Fri Feb 19 09加入([时间])53 2016

程序陷入无限循环。你将必须按ctrl-c才能停止

尽管它对于低级线程非常有效，但是 thread 与较新的线程模块相比，该模块的功能非常有限。

线程模块

与上一节中讨论的线程模块相比，Python 2.4中包含的更新的线程模块为线程提供了更强大的高级支持。

The 穿线 模块公开了 thread 模块，并提供一些其他方法：

  • threading.activeCount() ：返回活动的线程对象数。

  • threading.currentThread() ：返回调用者线程控件中线程对象的数量。

  • threading.enumerate() ：返回当前处于活动状态的所有线程对象的列表。

除了这些方法之外，线程模块还具有 Thread 实现线程的类。所提供的方法 Thread 班级如下：

  • run() ：run()方法是线程的入口点。

  • start() ：start()方法通过调用run方法来启动线程。

  • 加入([时间]) ：join()等待线程终止。

  • 活着() ：isAlive()方法检查线程是否仍在执行。

  • getName() ：getName()方法返回线程的名称。

  • setName() ：setName()方法设置线程的名称。

使用线程模块创建线程

要使用线程模块实现新线程，你必须执行以下操作：

  • 定义一个新的子类 Thread class.

  • 覆盖 __init __(self [，args]) 添加其他参数的方法。

  • 然后，重写run(self [，args])方法以实现线程在启动时应执行的操作。

创建新的 Thread 子类，你可以创建它的实例，然后通过调用 start() ，这反过来称为 run() method. 

#!/usr/bin/python3

import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("Starting " + self.name)
        print_time(self.name, self.counter, 5)
        print ("Exiting " + self.name)

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        if exitFlag:
            threadName.exit()
        time.sleep(delay)
        print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
        counter -= 1

# Create new threads
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# Start new Threads
thread1.start()
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
print ("Exiting Main Thread")

Result

当我们运行上述程序时，它将产生以下结果： 

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Thread-1: Fri Feb 19 10:00:21 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:00:22 2016
Thread-1: Fri Feb 19 10:00:22 2016
Thread-1: Fri Feb 19 10:00:23 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:00:24 2016
Thread-1: Fri Feb 19 10:00:24 2016
Thread-1: Fri Feb 19 10:00:25 2016
Exiting Thread-1
Thread-2: Fri Feb 19 10:00:26 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:00:28 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:00:30 2016
Exiting Thread-2
Exiting Main Thread

同步线程

Python随附的线程模块包括易于实现的锁定机制，可让你同步线程。通过调用 Lock() 方法，该方法返回新锁。

The 获取(阻止) 新锁对象的方法用于强制线程同步运行。可选的 blocking 参数使你可以控制线程是否等待获取锁。

If blocking 设置为0时，如果无法获取锁，则线程立即返回0值，如果获取锁，则线程立即返回1。如果将blocking设置为1，则线程将阻塞并等待释放锁。

The 释放() 新的锁对象的方法用于在不再需要时释放锁。 

#!/usr/bin/python3

import threading
import time

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("Starting " + self.name)
        # Get lock to synchronize threads
        threadLock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter, 3)
        # Free lock to release next thread
        threadLock.release()

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        time.sleep(delay)
        print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
        counter -= 1

threadLock = threading.Lock()
threads = []

# Create new threads
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# Start new Threads
thread1.start()
thread2.start()

# Add threads to thread list
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

# Wait for all threads to complete
for t in threads:
    t.join()
print ("Exiting Main Thread")

执行以上代码后，将产生以下结果： 

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Thread-1: Fri Feb 19 10:04:14 2016
Thread-1: Fri Feb 19 10:04:15 2016
Thread-1: Fri Feb 19 10:04:16 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:04:18 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:04:20 2016
Thread-2: Fri Feb 19 10:04:22 2016
Exiting Main Thread

多线程优先级队列

The Queue 模块允许你创建一个可以容纳特定数量项目的新队列对象。有以下几种控制队列的方法：

  • get() ：get()从队列中删除并返回一个项目。

  • put() ：推杆将项目添加到队列中。

  • qsize() ：qsize()返回队列中当前存在的项目数。

  • empty() ：如果队列为空，则Empty()返回True；否则，返回true。否则为False。

  • full() ：如果队列已满，则full()返回True；否则，返回true。否则为False。 

#!/usr/bin/python3

import queue
import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, q):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.q = q
    def run(self):
        print ("Starting " + self.name)
        process_data(self.name, self.q)
        print ("Exiting " + self.name)

def process_data(threadName, q):
    while not exitFlag:
        queueLock.acquire()
        if not workQueue.empty():
            data = q.get()
            queueLock.release()
            print ("%s processing %s" % (threadName, data))
        else:
            queueLock.release()
            time.sleep(1)

threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1

# Create new threads
for tName in threadList:
    thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
    thread.start()
    threads.append(thread)
    threadID += 1

# Fill the queue
queueLock.acquire()
for word in nameList:
    workQueue.put(word)
queueLock.release()

# Wait for queue to empty
while not workQueue.empty():
    pass

# Notify threads it's time to exit
exitFlag = 1

# Wait for all threads to complete
for t in threads:
    t.join()
print ("Exiting Main Thread")

执行以上代码后，将产生以下结果： 

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Starting Thread-3
Thread-1 processing One
Thread-2 processing Two
Thread-3 processing Three
Thread-1 processing Four
Thread-2 processing Five
Exiting Thread-3
Exiting Thread-1
Exiting Thread-2
Exiting Main Thread
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