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Python——多线程

2022-01-21 00:03:06 作者：互联网

1.多线程

多线程类似于同时执行多个不同程序。

多线程运行有如下优点：

使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理；
用户界面可以更加吸引人，这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度；
程序的运行速度可能加快；
在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下我们可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

每个线程都有他自己的一组CPU寄存器，称为线程的上下文，该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。

指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器，线程总是在进程得到上下文中运行的，这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。

线程可以被抢占（中断）。
在其他线程正在运行时，线程可以暂时搁置（也称为睡眠）——即线程的退让。

线程的分类：

内核线程：由操作系统内核创建和撤销。
用户线程：不需要内核支持而在用户程序中实现的线程。

2.Python线程

Python中使用线程有两种方式：函数或者用类来包装线程对象。

（1）函数式：

调用 _thread 模块中的start_new_thread()函数来产生新线程。语法如下：

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

参数说明:

function：线程函数。
args：传递给线程函数的参数，他必须是个tuple类型。
kwargs：可选参数。

例：

import _thread
import time

# 为线程定义一个函数
def print_time(threadName, delay):
    count = 0
    while count < 5:
        time.sleep(delay)
        count += 1
        print("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))

# 创建两个线程
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

运行结果：

Thread-1: Thu Jan 20 20:11:36 2022
Thread-2: Thu Jan 20 20:11:38 2022
Thread-1: Thu Jan 20 20:11:38 2022
Thread-1: Thu Jan 20 20:11:40 2022
Thread-2: Thu Jan 20 20:11:42 2022
Thread-1: Thu Jan 20 20:11:42 2022
Thread-1: Thu Jan 20 20:11:44 2022
Thread-2: Thu Jan 20 20:11:46 2022
Thread-2: Thu Jan 20 20:11:50 2022
Thread-2: Thu Jan 20 20:11:54 2022

线程的结束：

一般依靠线程函数的自然结束；
在线程函数中调用thread.exit()，抛出SystemExit exception，达到退出线程的目的。

3.线程模块

Python3 通过两个标准库_thread和threading提供对线程的支持。

（1）_thread：

提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁，它相比于threading模块的功能还是比较有限的。

（2）threading模块：

除了包含_thread模块中的所有方法外，还提供的其他方法：

threading.currentThread()：返回当前的线程变量。
threading.enumerate()：返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
threading.activeCount()：返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

（3）Thread类：

除了使用方法外，线程模块同样提供了Thread类来处理线程，Thread类提供了以下方法:

run()：用以表示线程活动的方法。
start()：启动线程活动。
join([time])：等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join()方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
isAlive()：返回线程是否活动的。
getName()：返回线程名。
setName()：设置线程名。

（4）使用threading模块创建线程：

通过直接从threading.Thread继承创建一个新的子类，并实例化后调用start()方法启动新线程，即它调用了线程的run()方法。

例：

import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, delay):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.delay = delay
    def run(self):
        print ("开始线程：" + self.name)
        print_time(self.name, self.delay, 5)
        print ("退出线程：" + 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

# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# 开启新线程
thread1.start()
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
print ("退出主线程")

运行结果：

开始线程：Thread-1
开始线程：Thread-2
Thread-1: Wed Jan  5 17:34:54 2022
Thread-2: Wed Jan  5 17:34:55 2022
Thread-1: Wed Jan  5 17:34:55 2022
Thread-1: Wed Jan  5 17:34:56 2022
Thread-2: Wed Jan  5 17:34:57 2022
Thread-1: Wed Jan  5 17:34:57 2022
Thread-1: Wed Jan  5 17:34:58 2022
退出线程：Thread-1
Thread-2: Wed Jan  5 17:34:59 2022
Thread-2: Wed Jan  5 17:35:01 2022
Thread-2: Wed Jan  5 17:35:03 2022
退出线程：Thread-2
退出主线程

4.延时函数

（1）库：

import time

（2）函数：

time.sleep(seconds)

（3）参数：

seconds延迟执行代码的秒数

例：

import time

while(1):
	print("Hello！geigei！")
	time.sleep(1)

5.锁

Threading模块为我们提供了一个类，threading.Lock锁。当创建一个该类对象，在线程函数执行前，“抢占”该锁，执行完成后，“释放”该锁，确保每次只有一个线程占有该锁。这样对一个公共的对象进行操作时，则不会发生线程不安全的现象。

（1）线程锁（Lock）：

建立一个threading.Lock类对象lock，在run()方法中使用lock.acquire()获得该锁，则其他的线程就无法再获得该锁，就会阻塞在“if lock.acquire()”处，直到该锁被另一个线程释放：lock.release()。

如果多个线程要调用多个现象，而A线程调用A锁占用了A对象，B线程调用B锁占用了B对象，A线程不能调用B对象，B线程不能调用A对象，则一直等待。这就造成了线程“死锁”。

（2）递归锁（RLock）：

又可称为可重入锁，该锁对象内部维护着一个Lock和一个counter对象。

counter对象记录了acquire的次数，使得资源可以被多次require，最后当所有RLock被release后，其他线程才能获取资源。在同一个线程中，RLock.acquire可以被多次调用，利用该特性，可以解决部分死锁问题。

语法：

lock = threading.Lock()  # 创建线程锁

lock = threading.RLock()  # 创建递归锁（多个锁时用这个）

lock.acquire()  # 锁住

lock.release()  # 释放锁

例：

线程锁：

# 线程锁，加锁实例

import threading
import time

def chiHuoGuo(people, do):
    print("%s 吃火锅的小伙伴：%s" % (time.ctime(),people))
    time.sleep(1)
    for i in range(3):
        time.sleep(1)
        print("%s %s正在 %s 鱼丸"% (time.ctime(), people, do))
    print("%s 吃火锅的小伙伴：%s" % (time.ctime(),people))

# 继承父类threading.Thread
class myThread (threading.Thread):
    lock = threading.Lock()  # 线程锁
    def __init__(self, people, name, do):
        '''重写threading.Thread初始化内容'''
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadName = name
        self.people = people
        self.do = do

    # 把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
    def run(self):
        '''重写run方法'''
        print("开始线程: " + self.threadName)
        # 执行任务之前锁定线程
        self.lock.acquire()
        chiHuoGuo(self.people, self.do)  # 执行任务
        # 执行完之后，释放锁
        self.lock.release()
        print("结束线程: " + self.name)

print("yoyo请小伙伴开始吃火锅：！！！")
# 设置线程组
threads = []
# 创建新线程
thread1 = myThread("xiaoming", "Thread-1", "添加")
thread2 = myThread("xiaowang", "Thread-2", "吃掉")
# 添加到线程组
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)
# 开启线程
for thread in threads:
    thread.start()
# 阻塞主线程，等子线程结束
for thread in threads:
    thread.join()
time.sleep(0.1)
print("退出主线程：吃火锅结束，结账走人")

运行结果：

yoyo请小伙伴开始吃火锅：！！！
开始线程: Thread-1
Fri Mar 15 08:36:39 2019 吃火锅的小伙伴：xiaoming
开始线程: Thread-2
Fri Mar 15 08:36:41 2019 xiaoming正在 添加 鱼丸
Fri Mar 15 08:36:42 2019 xiaoming正在 添加 鱼丸
Fri Mar 15 08:36:43 2019 xiaoming正在 添加 鱼丸
Fri Mar 15 08:36:43 2019 吃火锅的小伙伴：xiaoming
结束线程: Thread-1
Fri Mar 15 08:36:43 2019 吃火锅的小伙伴：xiaowang
Fri Mar 15 08:36:45 2019 xiaowang正在 吃掉 鱼丸
Fri Mar 15 08:36:47 2019 xiaowang正在 吃掉 鱼丸
Fri Mar 15 08:36:48 2019 xiaowang正在 吃掉 鱼丸
Fri Mar 15 08:36:48 2019 吃火锅的小伙伴：xiaowang
结束线程: Thread-2
退出主线程：吃火锅结束，结账走人

递归锁：

#线程锁，多个锁时，需加递归锁
 
import threading
import time

def run1():
    print("grab the first part data")
    lock.acquire()
    global num
    num += 1
    lock.release()
    return num

def run2():
    print("grab the second part data")
    lock.acquire()
    global num2
    num2 += 1
    lock.release()
    return num2

def run3():
    lock.acquire()
    res = run1()
    print('--------between run1 and run2-----')
    res2 = run2()
    lock.release()
    print(res, res2)

num, num2 = 0, 0
lock = threading.RLock() #递归锁
for i in range(3):
    t = threading.Thread(target=run3)
    t.start()
while threading.active_count() != 1:
    print(threading.active_count())
else:
    print('----all threads done---')
    print(num, num2)

运行结果：

grab the first part data
--------between run1 and run2-----
grab the second part data
1 1
grab the first part data
--------between run1 and run2-----
grab the second part data
2grab the first part data
--------between run1 and run2-----
 2
3grab the second part data
3 3

----all threads done---
3 3

6.案例

在一个线程中，每秒循环输出当前的年月日时分秒；于此同时，在另一个线程中，实现张三的姓名每2秒打印输出4次结束。注意：都需要使用类和继承实现功能。

多线程：Thread

'''
1.多线程
要求：
    在一个线程中，每秒循环输出当前的年月日时分秒；于此同时，在另一个线程中，实现张三的姓名每2秒打印输出4次结束。
    注意：都需要使用类和继承实现功能。
'''

import threading
import time

# 在第一个线程中，每秒循环输出当前的年月日时分秒
class Print_Time(threading.Thread):
    def run(self):
        while True:
            # 每隔1s获取当地时间并打印一次
            location_time = time.asctime(time.localtime(time.time()))
            print(location_time)
            # 每次延时1s
            time.sleep(1)

# 在第二个线程中，实现姓名每2秒打印输出4次结束
class Print_Name(threading.Thread):
    # 构造方法，继承threading.Thread，并实例化
    def __init__(self, name):
        # 继承父类的方法
        super(Print_Name, self).__init__()
        # 实例化对象属性
        self.name = name

    # 重写父类中的run方法
    def run(self):
        # 用for语句循环实现两秒内打印4次张三的名字后结束
        for i in range(4):
            print(self.name)
            # 每次延时0.5s,
            time.sleep(0.5)

def main():
    # 创建线程对象thread1，然后用start方法启动线程
    thread1 = Print_Time()
    thread1.start()
    # 创建线程对象thread2，传入参数，然后用start方法启动线程
    thread2 = Print_Name("张三")
    thread2.start()

if __name__ == '__main__':
    main()

运行结果：

Thu Jan 20 23:08:40 2022
张三
张三
Thu Jan 20 23:08:41 2022
张三
张三
Thu Jan 20 23:08:42 2022
Thu Jan 20 23:08:43 2022
Thu Jan 20 23:08:44 2022
Thu Jan 20 23:08:45 2022
Thu Jan 20 23:08:47 2022
Thu Jan 20 23:08:48 2022

标签：20,Thread,Python,Jan,threading,线程,time,多线程
来源： https://blog.csdn.net/W_000/article/details/122607042