Python多線程實現(xiàn)同步的四種方式

更新時間：2017年05月02日 14:54:33 作者：孫華強

本篇文章主要介紹了Python多線程實現(xiàn)同步的四種方式，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

臨界資源即那些一次只能被一個線程訪問的資源，典型例子就是打印機，它一次只能被一個程序用來執(zhí)行打印功能，因為不能多個線程同時操作，而訪問這部分資源的代碼通常稱之為臨界區(qū)。

鎖機制

threading的Lock類，用該類的acquire函數(shù)進行加鎖，用realease函數(shù)進行解鎖

import threading
import time

class Num:
  def __init__(self):
    self.num = 0
    self.lock = threading.Lock()
  def add(self):
    self.lock.acquire()#加鎖，鎖住相應的資源
    self.num += 1
    num = self.num
    self.lock.release()#解鎖，離開該資源
    return num

n = Num()
class jdThread(threading.Thread):
  def __init__(self,item):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.item = item
  def run(self):
    time.sleep(2)
    value = n.add()#將num加1，并輸出原來的數(shù)據(jù)和+1之后的數(shù)據(jù)
    print(self.item,value)

for item in range(5):
  t = jdThread(item)
  t.start()
  t.join()#使線程一個一個執(zhí)行

當一個線程調(diào)用鎖的acquire()方法獲得鎖時，鎖就進入“l(fā)ocked”狀態(tài)。每次只有一個線程可以獲得鎖。如果此時另一個線程試圖獲得這個鎖，該線程就會變?yōu)椤癰locked”狀態(tài)，稱為“同步阻塞”（參見多線程的基本概念）。

直到擁有鎖的線程調(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后，鎖進入“unlocked”狀態(tài)。線程調(diào)度程序從處于同步阻塞狀態(tài)的線程中選擇一個來獲得鎖，并使得該線程進入運行（running）狀態(tài)。

信號量

信號量也提供acquire方法和release方法，每當調(diào)用acquire方法的時候，如果內(nèi)部計數(shù)器大于0，則將其減1，如果內(nèi)部計數(shù)器等于0，則會阻塞該線程，知道有線程調(diào)用了release方法將內(nèi)部計數(shù)器更新到大于1位置。

import threading
import time
class Num:
  def __init__(self):
    self.num = 0
    self.sem = threading.Semaphore(value = 3)
    #允許最多三個線程同時訪問資源

  def add(self):
    self.sem.acquire()#內(nèi)部計數(shù)器減1
    self.num += 1
    num = self.num
    self.sem.release()#內(nèi)部計數(shù)器加1
    return num

n = Num()
class jdThread(threading.Thread):
  def __init__(self,item):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.item = item
  def run(self):
    time.sleep(2)
    value = n.add()
    print(self.item,value)

for item in range(100):
  t = jdThread(item)
  t.start()
  t.join()

條件判斷

所謂條件變量，即這種機制是在滿足了特定的條件后，線程才可以訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)。

它使用Condition類來完成，由于它也可以像鎖機制那樣用，所以它也有acquire方法和release方法，而且它還有wait，notify，notifyAll方法。

"""
一個簡單的生產(chǎn)消費者模型，通過條件變量的控制產(chǎn)品數(shù)量的增減，調(diào)用一次生產(chǎn)者產(chǎn)品就是+1，調(diào)用一次消費者產(chǎn)品就會-1.
"""

"""
使用 Condition 類來完成，由于它也可以像鎖機制那樣用，所以它也有 acquire 方法和 release 方法，而且它還有
wait， notify， notifyAll 方法。
"""

import threading
import queue,time,random

class Goods:#產(chǎn)品類
  def __init__(self):
    self.count = 0
  def add(self,num = 1):
    self.count += num
  def sub(self):
    if self.count>=0:
      self.count -= 1
  def empty(self):
    return self.count <= 0

class Producer(threading.Thread):#生產(chǎn)者類
  def __init__(self,condition,goods,sleeptime = 1):#sleeptime=1
    threading.Thread.__init__(self)
    self.cond = condition
    self.goods = goods
    self.sleeptime = sleeptime
  def run(self):
    cond = self.cond
    goods = self.goods
    while True:
      cond.acquire()#鎖住資源
      goods.add()
      print("產(chǎn)品數(shù)量:",goods.count,"生產(chǎn)者線程")
      cond.notifyAll()#喚醒所有等待的線程--》其實就是喚醒消費者進程
      cond.release()#解鎖資源
      time.sleep(self.sleeptime)

class Consumer(threading.Thread):#消費者類
  def __init__(self,condition,goods,sleeptime = 2):#sleeptime=2
    threading.Thread.__init__(self)
    self.cond = condition
    self.goods = goods
    self.sleeptime = sleeptime
  def run(self):
    cond = self.cond
    goods = self.goods
    while True:
      time.sleep(self.sleeptime)
      cond.acquire()#鎖住資源
      while goods.empty():#如無產(chǎn)品則讓線程等待
        cond.wait()
      goods.sub()
      print("產(chǎn)品數(shù)量:",goods.count,"消費者線程")
      cond.release()#解鎖資源

g = Goods()
c = threading.Condition()

pro = Producer(c,g)
pro.start()

con = Consumer(c,g)
con.start()

同步隊列

put方法和task_done方法，queue有一個未完成任務數(shù)量num，put依次num+1，task依次num-1.任務都完成時任務結(jié)束。

import threading
import queue
import time
import random

'''
1.創(chuàng)建一個 Queue.Queue() 的實例，然后使用數(shù)據(jù)對它進行填充。
2.將經(jīng)過填充數(shù)據(jù)的實例傳遞給線程類，后者是通過繼承 threading.Thread 的方式創(chuàng)建的。
3.每次從隊列中取出一個項目，并使用該線程中的數(shù)據(jù)和 run 方法以執(zhí)行相應的工作。
4.在完成這項工作之后，使用 queue.task_done() 函數(shù)向任務已經(jīng)完成的隊列發(fā)送一個信號。
5.對隊列執(zhí)行 join 操作，實際上意味著等到隊列為空，再退出主程序。
'''

class jdThread(threading.Thread):
  def __init__(self,index,queue):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.index = index
    self.queue = queue

  def run(self):
    while True:
      time.sleep(1)
      item = self.queue.get()
      if item is None:
        break
      print("序號：",self.index,"任務",item,"完成")
      self.queue.task_done()#task_done方法使得未完成的任務數(shù)量-1

q = queue.Queue(0)
'''
初始化函數(shù)接受一個數(shù)字來作為該隊列的容量，如果傳遞的是
一個小于等于0的數(shù)，那么默認會認為該隊列的容量是無限的.
'''
for i in range(2):
  jdThread(i,q).start()#兩個線程同時完成任務

for i in range(10):
  q.put(i)#put方法使得未完成的任務數(shù)量+1

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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