Python多线程实现同步的四种方式
临界资源即那些一次只能被一个线程访问的资源,典型例子就是打印机,它一次只能被一个程序用来执行打印功能,因为不能多个线程同时操作,而访问这部分资源的代码通常称之为临界区。
锁机制
threading的Lock类,用该类的acquire函数进行加锁,用realease函数进行解锁
importthreading importtime classNum: def__init__(self): self.num=0 self.lock=threading.Lock() defadd(self): self.lock.acquire()#加锁,锁住相应的资源 self.num+=1 num=self.num self.lock.release()#解锁,离开该资源 returnnum n=Num() classjdThread(threading.Thread): def__init__(self,item): threading.Thread.__init__(self) self.item=item defrun(self): time.sleep(2) value=n.add()#将num加1,并输出原来的数据和+1之后的数据 print(self.item,value) foriteminrange(5): t=jdThread(item) t.start() t.join()#使线程一个一个执行
当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时,锁就进入“locked”状态。每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁,该线程就会变为“blocked”状态,称为“同步阻塞”(参见多线程的基本概念)。
直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后,锁进入“unlocked”状态。线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁,并使得该线程进入运行(running)状态。
信号量
信号量也提供acquire方法和release方法,每当调用acquire方法的时候,如果内部计数器大于0,则将其减1,如果内部计数器等于0,则会阻塞该线程,知道有线程调用了release方法将内部计数器更新到大于1位置。
importthreading importtime classNum: def__init__(self): self.num=0 self.sem=threading.Semaphore(value=3) #允许最多三个线程同时访问资源 defadd(self): self.sem.acquire()#内部计数器减1 self.num+=1 num=self.num self.sem.release()#内部计数器加1 returnnum n=Num() classjdThread(threading.Thread): def__init__(self,item): threading.Thread.__init__(self) self.item=item defrun(self): time.sleep(2) value=n.add() print(self.item,value) foriteminrange(100): t=jdThread(item) t.start() t.join()
条件判断
所谓条件变量,即这种机制是在满足了特定的条件后,线程才可以访问相关的数据。
它使用Condition类来完成,由于它也可以像锁机制那样用,所以它也有acquire方法和release方法,而且它还有wait,notify,notifyAll方法。
""" 一个简单的生产消费者模型,通过条件变量的控制产品数量的增减,调用一次生产者产品就是+1,调用一次消费者产品就会-1. """ """ 使用Condition类来完成,由于它也可以像锁机制那样用,所以它也有acquire方法和release方法,而且它还有 wait,notify,notifyAll方法。 """ importthreading importqueue,time,random classGoods:#产品类 def__init__(self): self.count=0 defadd(self,num=1): self.count+=num defsub(self): ifself.count>=0: self.count-=1 defempty(self): returnself.count<=0 classProducer(threading.Thread):#生产者类 def__init__(self,condition,goods,sleeptime=1):#sleeptime=1 threading.Thread.__init__(self) self.cond=condition self.goods=goods self.sleeptime=sleeptime defrun(self): cond=self.cond goods=self.goods whileTrue: cond.acquire()#锁住资源 goods.add() print("产品数量:",goods.count,"生产者线程") cond.notifyAll()#唤醒所有等待的线程--》其实就是唤醒消费者进程 cond.release()#解锁资源 time.sleep(self.sleeptime) classConsumer(threading.Thread):#消费者类 def__init__(self,condition,goods,sleeptime=2):#sleeptime=2 threading.Thread.__init__(self) self.cond=condition self.goods=goods self.sleeptime=sleeptime defrun(self): cond=self.cond goods=self.goods whileTrue: time.sleep(self.sleeptime) cond.acquire()#锁住资源 whilegoods.empty():#如无产品则让线程等待 cond.wait() goods.sub() print("产品数量:",goods.count,"消费者线程") cond.release()#解锁资源 g=Goods() c=threading.Condition() pro=Producer(c,g) pro.start() con=Consumer(c,g) con.start()
同步队列
put方法和task_done方法,queue有一个未完成任务数量num,put依次num+1,task依次num-1.任务都完成时任务结束。
importthreading importqueue importtime importrandom ''' 1.创建一个Queue.Queue()的实例,然后使用数据对它进行填充。 2.将经过填充数据的实例传递给线程类,后者是通过继承threading.Thread的方式创建的。 3.每次从队列中取出一个项目,并使用该线程中的数据和run方法以执行相应的工作。 4.在完成这项工作之后,使用queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号。 5.对队列执行join操作,实际上意味着等到队列为空,再退出主程序。 ''' classjdThread(threading.Thread): def__init__(self,index,queue): threading.Thread.__init__(self) self.index=index self.queue=queue defrun(self): whileTrue: time.sleep(1) item=self.queue.get() ifitemisNone: break print("序号:",self.index,"任务",item,"完成") self.queue.task_done()#task_done方法使得未完成的任务数量-1 q=queue.Queue(0) ''' 初始化函数接受一个数字来作为该队列的容量,如果传递的是 一个小于等于0的数,那么默认会认为该队列的容量是无限的. ''' foriinrange(2): jdThread(i,q).start()#两个线程同时完成任务 foriinrange(10): q.put(i)#put方法使得未完成的任务数量+1
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