python多線程互斥鎖與死鎖問題詳解

更新時(shí)間：2022年01月27日 15:58:58 作者：陳小c

大家好，本篇文章主要講的是python多線程互斥鎖與死鎖問題詳解，感興趣的同學(xué)趕快來看一看吧，對(duì)你有幫助的話記得收藏一下

一、多線程共享全局變量

代碼實(shí)現(xiàn)的功能：

創(chuàng)建work01與worker02函數(shù)，對(duì)全局變量進(jìn)行加一操作創(chuàng)建main函數(shù)，生成兩個(gè)線程，同時(shí)調(diào)用兩個(gè)函數(shù)

代碼如下：

import threading

result = 0  # 定義全局變量result
def work1(num):
    global result
    for i in range(num):
        result += 1
    print('------from work1-------', result)


def work2(num):
    global result
    for i in range(num):
        result += 1
    print('------from work2-------', result)


def main():
    print('--------begin--------', result)
    # 創(chuàng)建兩個(gè)線程
    t1 = threading.Thread(target=work1, args=(1000,))
    t2 = threading.Thread(target=work1, args=(1000,))
    t1.start()
    t2.start()

if __name__ == '__main__':
    main()

運(yùn)行結(jié)果：

--------begin---------- 0
------from work1------- 1000
------from work1------- 2000

兩個(gè)線程之間共享了全局變量result，但是當(dāng)我們把range的數(shù)值調(diào)大一些，

    t1 = threading.Thread(target=work1, args=(1000000,))
    t2 = threading.Thread(target=work1, args=(1000000,))

我們?cè)賮砜匆幌陆Y(jié)果，這是為什么呢，我們往下看一下結(jié)果：

--------begin---------- 0
------from work1------- 1358452
------from work1------- 1696352

總結(jié)：
在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的所有線程共享全局變量，很方便在多個(gè)線程間共享數(shù)據(jù)
缺點(diǎn)就是，線程是對(duì)全局變量隨意遂改可能造成多線程之間對(duì)全局變量的混亂（即線程非安全）

二、給線程加一把鎖鎖

假如當(dāng)前 g_num 值是100，當(dāng)線程1執(zhí)行第一步時(shí)，cpu通過計(jì)算獲得結(jié)果101，并準(zhǔn)備把計(jì)算的結(jié)果101賦值給g_num，然后再傳值的過程中，線程2突然開始執(zhí)行了并且執(zhí)行了第一步，此時(shí)g_num的值仍未100，101還在傳遞的過程中，還沒成功賦值，線程2獲得計(jì)算結(jié)果101，并準(zhǔn)備傳遞給g_num,經(jīng)過一來一去這么一折騰，分明做了兩次加 1 操作，g_num結(jié)果卻是101，誤差就由此產(chǎn)生，往往循環(huán)次數(shù)越多，產(chǎn)生的誤差就越大，此時(shí)我們可以加一把鎖。

acquire() — 鎖定資源，此時(shí)資源是鎖定狀態(tài)，其他線程無法修改鎖定的資源，直到等待鎖定的資源釋放之后才能操作；

release() — 釋放資源，也稱為解鎖操作，對(duì)鎖定的資源解鎖，解鎖之后其他線程可以對(duì)資源正常操作;

以上面的代碼為列子：想得到正確的結(jié)果，可以直接利用互斥鎖在全局變量加1 之前鎖定資源，然后在計(jì)算完成之后釋放資源，這樣就是一個(gè)完整的計(jì)算過程，至于應(yīng)該是哪個(gè)線程先執(zhí)行，無所謂，先到先得，憑本事說話….演示代碼如下：

# 開發(fā)時(shí)間：2022-01-27 12:59
import threading

result = 0  # 定義全局變量result
mutex = threading.Lock()

def work1(num):
    global result
    mutex.acquire()
    for i in range(num):
        result += 1
    print('------from work1-------', result)
    mutex.release()


def work2(num):
    global result
    mutex.acquire()
    for i in range(num):
        result += 1
    print('------from work2-------', result)
    mutex.release()


def main():
    print('--------begin----------', result)
    # 創(chuàng)建兩個(gè)線程
    t1 = threading.Thread(target=work1, args=(100000000,))
    t2 = threading.Thread(target=work1, args=(100000000,))
    t1.start()
    t2.start()


if __name__ == '__main__':
    main()

我們來看一下結(jié)果：

--------begin---------- 0
------from work1------- 100000000
------from work1------- 200000000

三、死鎖問題

1.單個(gè)互斥鎖的死鎖：

acquire()/release() 是成對(duì)出現(xiàn)的，互斥鎖對(duì)資源鎖定之后就一定要解鎖，否則資源會(huì)一直處于鎖定狀態(tài)，其他線程無法修改；就好比上面的代碼，任何一個(gè)線程沒有釋放資源release()，程序就會(huì)一直處于阻塞狀態(tài)(在等待資源被釋放)，不信你可以試一試~

2.多個(gè)互斥鎖的死鎖：

在同時(shí)操作多個(gè)互斥鎖的時(shí)候一定要格外小心，因?yàn)橐徊恍⌒木腿菀走M(jìn)入死循環(huán)，假如有這樣一個(gè)場(chǎng)景：boss讓程序員一實(shí)現(xiàn)功能一的開發(fā)，讓程序員二實(shí)現(xiàn)功能二的開發(fā)，功能開發(fā)完成之后一起整合代碼！

# 導(dǎo)入線程threading模塊
import threading
# 導(dǎo)入線程time模塊
import time

# 創(chuàng)建互斥鎖
mutex_one = threading.Lock()
mutex_two = threading.Lock()


def programmer_thread1():
    mutex_one.acquire()
    print("我是程序員1，module1開發(fā)正式開始，程序一加鎖，程序二加鎖")
    time.sleep(2)

    # 此時(shí)會(huì)堵塞，因?yàn)檫@個(gè)mutex_two已經(jīng)被線程programmer_thread2搶先上鎖了,等待解鎖
    mutex_two.acquire()
    print("等待程序員2通知我合并代碼")
    mutex_two.release()
    print('程序員2開發(fā)完了，程序員1釋放第二把鎖')

    mutex_one.release()
    print('程序員1開發(fā)完了，程序員1釋放第一把鎖')


def programmer_thread2():
    mutex_two.acquire()
    print("我是程序員2，module2開發(fā)正式開始，程序二加鎖，程序一加鎖")
    time.sleep(2)
    # 此時(shí)會(huì)堵塞，因?yàn)檫@個(gè)mutex_one已經(jīng)被線程programmer_thread1搶先上鎖了,等待解鎖
    #mutex_two.release()
    mutex_one.acquire()
    print("等待程序員1通知我合并代碼")
    mutex_one.release()
    print('程序員2釋放第一把鎖')
   # mutex_two.release()
    print('程序員2釋放第二把鎖')


def main():
    t1 = threading.Thread(target=programmer_thread1)
    t2 = threading.Thread(target=programmer_thread2)

    # 啟動(dòng)線程
    t1.start()
    t2.start()
    # 阻塞函數(shù)，等待線程結(jié)束
    t1.join()
    t2.join()
    # 整合代碼結(jié)束
    print("整合代碼結(jié)束 ")


if __name__ == "__main__":
    main()

分析下上面代碼：程序員1在等程序員2通知，程序員2在等程序員1通知，兩個(gè)線程都陷入阻塞中，因?yàn)閮蓚€(gè)線程都在等待對(duì)方解鎖，這就是死鎖！所以在開發(fā)中對(duì)于死鎖的問題還是需要多多注意！