Python 3多线程编程学习笔记-基础篇

本文是学习《Python核心编程》的学习笔记，介绍了Python中的全局解释器锁和常用的两个线程模块：thread, threading，并对比他们的优缺点和给出简单的列子。

全局解释器锁（GIL)

Python代码的执行都是有Python虚拟机进行控制的。当初设计Python的时候，考虑在主循环中只能有一个控制线程在执行，就像单核CPU进行多线程编程一样。
怎么做到这样控制的呢？就是这里的GIL来控制的，这个锁用来保证同时只有一个线程在运行。

执行方式：



这几个细节知识点：

当调用外部代码（C/C++扩展的内置函数）时， GIL会保持锁定，知道函数执行结束

对于面向I/O的Python例程，GIL会在I/O调用前被释放，从而允许其他线程在I/O执行期间运行

如果是针对计算密集型的操作代码，该线程整个时间片内更倾向于始终占有处理器和GIL。

所以，针对Python虚拟机单线程(GIL)的设计原因，只有线程在执行I/O密集型的应用，才能更好的发挥Python的并发性。

对比thread,threading

Python多个模块可以进行多线程编程，包括：thread,threading等。他们都可以用来创建和管理线程。
thread模块提供了基本的线程和锁定支持，而threading模块提供了更高级别，功能更全面的线程管理。

推荐使用更高级别的threading模块，下面是一个简单的对比：

特征要素	thread	threading
功能全面性	基本（偏底层）	全面，高级
守护进程	不支持	支持
线程同步原语	仅1个（Lock)	很多（Lock,Semaphore,Barrier...)

守护进程讲解

守护进程一般是一个等待客户端请求服务的服务器。如果没有客户端请求，守护进程一般是空闲的。一般把一个线程设置成守护进程，就表示这个线程是不重要的。所以进程退出时是不需要等待这个守护线程完成的。

但是原先的thread 模块是不区分守护或者非守护进程的，也就是说当主线程退出的时候，所有子线程都将终止，而不管他们是否仍在工作。如果你不想这种情况发生，那么就可以采用threading模块。整个Python程序（一般为主线程）将在所有非守护进程退出是才会退出。

设置守护进程，在线程启动之前设置：

thread.daemon = True

多线程实践

threading实例

方式1：创建一个thread实例，传递它一个函数

import threading
from time import sleep, ctime

sleep_times = [4, 2]

def loop(threadNo, sleep_time):
print('Start loop', threadNo, 'at:', ctime())
sleep(sleep_time)    #Sleep一段时间
print('loop', threadNo, 'done at:', ctime())

def main():
print('starting at:', ctime())
threads = []
threadIds = range(len(sleep_times))

for i in threadIds:
thread = threading.Thread(target=loop, args=(i,sleep_times[i]))
threads.append(thread)

for t in threads:
# 依次启动线程
t.start()

for t in threads:
# 等待所有线程完成
t.join() #将等待线程结束

print('all Done at :', ctime())

if __name__ == '__main__':
main()

方式2：派生Thread的子类，并创建子类的实例

import threading
from time import sleep, ctime

sleep_times = [4, 2]

class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, func, args, name=''):
threading.Thread.__init__(self)
self.func = func
self.name = name
self.args = args

def run(self):
self.func(*self.args)

def loop(threadNo, sleep_time):
print('Start loop', threadNo, 'at:', ctime())
sleep(sleep_time)  # Sleep一段时间
print('loop', threadNo, 'done at:', ctime())

def main():
print('starting at:', ctime())
threads = []  # 用于存储所有线程实例的列表
threadIds = range(len(sleep_times))

for i in threadIds:
# 创建线程实例
thread = MyThread(loop, (i, sleep_times[i]))
threads.append(thread)

for t in threads:
# 依次启动线程
t.start()

for t in threads:
# 等待所有线程完成
t.join()  # 将等待线程结束

print('all Done at :', ctime())

if __name__ == '__main__':
main()

thread实例

由于本人使用的python3.6,这个thread已经变成_thread

import _thread
from time import sleep, ctime

sleep_times = [4, 2]

def loop(threadNo, sleep_time, lock):
print('Start loop', threadNo, 'at:', ctime())
sleep(sleep_time)    #Sleep一段时间
print('loop', threadNo, 'done at:', ctime())
lock.release()       #释放锁

def main():
print('starting at:', ctime())
locks = []
threadIds = range(len(sleep_times))

for i in threadIds:

#通过调用_thread.allocate_lock获得锁对象
lock = _thread.allocate_lock()

#通过acquire()方法取得锁
lock.acquire()
locks.append(lock)

for i in threadIds:
# 依次启动线程
_thread.start_new_thread(loop, (i, sleep_times[i], locks[i]))

for i in threadIds:
# 如果当前的锁Lock没有释放的话，一直循环等待
while locks[i].locked():
pass
print('all Done at :', ctime())

if __name__ == '__main__':
main()