線(xiàn)程

線(xiàn)程（Thread），有時(shí)也被稱(chēng)為輕量級(jí)進(jìn)程(Lightweight Process，LWP），是操作系統(tǒng)獨(dú)?調(diào)度和分派的基本單位，本質(zhì)上就是一串指令的集合。

?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的線(xiàn)程由線(xiàn)程id、當(dāng)前指令指針(PC），寄存器集合和堆棧組成，它是進(jìn)程中的?個(gè)實(shí)體，線(xiàn)程本身不擁有系統(tǒng)資源，只擁有?點(diǎn)?在運(yùn)?中必不可少的資源(如程序計(jì)數(shù)器、寄存器、棧)，但它可與同屬?個(gè)進(jìn)程的其它線(xiàn)程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。線(xiàn)程不能夠獨(dú)?執(zhí)?，必須依存在進(jìn)程中。

多線(xiàn)程

多線(xiàn)程就是使用多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)執(zhí)行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)的并行執(zhí)行，從而提高程序運(yùn)行效率的方法。

試想一下，如果在單個(gè)線(xiàn)程內(nèi)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)（比如發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求等），如果前面的任務(wù)比較耗時(shí)，而后面的任務(wù)需要等待前面的任務(wù)執(zhí)行完才能執(zhí)行，這樣會(huì)影響任務(wù)執(zhí)行效率，那么就可以使用多線(xiàn)程去執(zhí)行這些任務(wù)，任務(wù)可以同時(shí)進(jìn)行，那么將大大的提高執(zhí)行效率。

Python多線(xiàn)程

在Python中，提供了threading模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程操作，這個(gè)模塊是基于較低級(jí)的模塊 _thread 的基礎(chǔ)上建立的，提供了更易用的高級(jí)多線(xiàn)程API。

創(chuàng)建線(xiàn)程

可以通過(guò)threading模塊中的Thread類(lèi)來(lái)創(chuàng)建線(xiàn)程對(duì)象。

Thread語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：

threading.Thread(group, target, name, daemon)

• group：默認(rèn)為None（該參數(shù)是為了以后實(shí)現(xiàn)ThreadGroup類(lèi)而保留的）
• target：在run方法中調(diào)用的可調(diào)用對(duì)象，即線(xiàn)程要執(zhí)行的任務(wù)
• name：線(xiàn)程名稱(chēng)，可以不設(shè)定，默認(rèn)為"Thread-N"形式的名稱(chēng)
• args：給target指定的函數(shù)傳遞的參數(shù)，以元組的?式傳遞
• kwargs：給target指定的函數(shù)傳遞命名參數(shù)
• daemon：默認(rèn)為None，將顯式地設(shè)置該線(xiàn)程是否為守護(hù)模式。如果是None，線(xiàn)程將繼承當(dāng)前線(xiàn)程的守護(hù)模式屬性

Thread常用方法

• start()：?jiǎn)?dòng)線(xiàn)程，并調(diào)用該線(xiàn)程中的run()方法
• run()：線(xiàn)程啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行的方法，正是它去調(diào)用target指定的函數(shù)
• join(timeout=None)：讓當(dāng)前調(diào)用者線(xiàn)程（一般為主線(xiàn)程）等待，直到該線(xiàn)程結(jié)束，timeout是可選的超時(shí)時(shí)間
• is_alive()：返回當(dāng)前線(xiàn)程是否存活

import threading
import time
def work(i):
    print("子線(xiàn)程'{}'work正在運(yùn)行......".format(threading.current_thread().name))
    time.sleep(i)
    print("子線(xiàn)程'{}'運(yùn)行結(jié)束......".format(threading.current_thread().name))
if __name__ == '__main__':
    print("主線(xiàn)程{}啟動(dòng)".format(threading.current_thread().name))
    # 獲取線(xiàn)程的名稱(chēng)
    threads = []
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=work, args=(i,))
    # 啟動(dòng)線(xiàn)程
        threads.append(t)
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()
    print("主線(xiàn)程結(jié)束")

執(zhí)行結(jié)果為：

上述代碼中使用t.join()的功能就是讓主線(xiàn)程等待所有子線(xiàn)程結(jié)束后才結(jié)束，如果想設(shè)置守護(hù)線(xiàn)程（主線(xiàn)程結(jié)束，子線(xiàn)程也隨之結(jié)束，無(wú)論任務(wù)執(zhí)行完成與否）的話(huà)，可以使用t.daemon = True。

GIL鎖

GIL的全稱(chēng)是Global Interpreter Lock（全局解釋器鎖），這個(gè)鎖最初的設(shè)計(jì)是為了保證同一份數(shù)據(jù)不能被多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)修改，每個(gè)線(xiàn)程在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候都需要先獲取GIL，保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線(xiàn)程可以執(zhí)行，即同一時(shí)刻只有一個(gè)線(xiàn)程在解釋器中運(yùn)行，因此Python中的多線(xiàn)程是假的多線(xiàn)程，不是真正意義上的多線(xiàn)程。 如果程序中有多個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù)，那么多個(gè)線(xiàn)程會(huì)被解釋器輪流執(zhí)行，只不過(guò)是切換的很快、很頻繁，給人一種多線(xiàn)程“同時(shí)”在執(zhí)行的錯(cuò)覺(jué)。

線(xiàn)程池

在之前的文章說(shuō)過(guò)，進(jìn)程有進(jìn)程池的機(jī)制，同樣，線(xiàn)程也有線(xiàn)程池。線(xiàn)程池可以在程序啟動(dòng)時(shí)就創(chuàng)建自定義數(shù)量的空閑的線(xiàn)程，程序只要將一個(gè)任務(wù)提交給線(xiàn)程池，線(xiàn)程池就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)空閑的線(xiàn)程來(lái)執(zhí)行它。當(dāng)該任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，該線(xiàn)程并不會(huì)死亡，而是再次返回到線(xiàn)程池中變成空閑狀態(tài)，等待下一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行。

multiprocessing.dummy里面也有一個(gè)Pool對(duì)象，它其實(shí)就是線(xiàn)程的封裝，使用起來(lái)和multiprocessing的Pool非常類(lèi)似。它們api都是通用的，簡(jiǎn)單地說(shuō)，multiprocessing.dummy是multiprocessing進(jìn)程池模塊復(fù)制的一個(gè)線(xiàn)程池模塊，強(qiáng)調(diào)一下，這里線(xiàn)程池也是受到GIL限制的。

使用方式和multiprocessing.Pool一致，具體參考Python進(jìn)程池。

from multiprocessing.dummy import Pool
import time
def work(i):
    print("work'{}'執(zhí)行中......".format(i))
    time.sleep(2)
    print("work'{}'執(zhí)行完畢......".format(i))
if __name__ == '__main__':
    # 創(chuàng)建線(xiàn)程池
    # Pool(5) 表示創(chuàng)建容量為5個(gè)線(xiàn)程的線(xiàn)程池
    pool = Pool(5)
    for i in range(10):
        pool.apply_async(work, (i, ))
    pool.close()
    pool.join()

總結(jié)

由于Python中的多線(xiàn)程受GIL鎖的限制，導(dǎo)致不能利用機(jī)器多核的特性，只能利用單核，是假的多線(xiàn)程，但是也不是一無(wú)是處，對(duì)于IO密集型任務(wù)，多線(xiàn)程是能夠有效提升運(yùn)行效率的，這是因?yàn)閱尉€(xiàn)程下有IO操作時(shí)，會(huì)進(jìn)行IO等待，這樣會(huì)浪費(fèi)等待的這段時(shí)間，而開(kāi)啟多線(xiàn)程能在線(xiàn)程A等待時(shí)，自動(dòng)切換到線(xiàn)程B，可以減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，從而能提升程序運(yùn)行效率，但是也不是最好的選擇，對(duì)于處理IO密集型任務(wù)，在Python還有更好的選擇協(xié)程，在后續(xù)文章會(huì)介紹。

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!

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