Python学习第十一课（线程）_Python_运维开发网

Python学习第十一课（线程）

进程内为了并行运算多个任务而定义的单元叫线程。他的开销比进程小，而且线程之间可以共享全局数据。Python中基于__thread底层原语实现了threading模块。每一进程都有一个线程（成为主线程mainThread）。

一、线程有5种状态

1、新建 new出一个线程对象。

2、可运行，调用了start方法，表示已经准备好运行，但是还没轮到cpu执行它。

3、运行：获得cpu咨询，进入执行状态。

4、挂起阻塞中断睡眠：在执行阶段，遇到lock/事件等待/io/sleep等，进入这个状态，会调用join方法等待其他线程。这里需要注意的事情是：死锁。

5、停止（销毁）：线程运行借结束，释放线程占有的资源。

二、线程切换

线程在未执行完毕之前，可以切换，有两种情况。一是等待其他线程，也就是被中断。二是cpu时间片结束，执行其他线程。

三、Threading模块

Python中提供了_thread和Threading模块实现了线程各种功能。_thread 提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁，类似于c语言函数式调用接口，threading是对_thread接口的包装，类似C++对c语言的wrapper，同时也提供了更多的方法。

1、产生一个线程，函数的方式如下：

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

线程模块的方式如下：

#!/usr/bin/python3
import threading
import time
exitFlag = 0
class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("开始线程：" + self.name)
        print_time(self.name, self.counter, 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")

2、threading模块功能

1）threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。

2）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。

3）threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

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。

注意：调用run启动线程，join方法将会无效。

四、线程同步

1、lock锁

线程之间共享进程内的数据资源，通过共享数据，可以做到通信。同时如果多个线程要对同一个数据（这个数据成为临界资源）做修改，麻烦很大。因此有了lock，从而实现线程同步。

threading模块里提供了lock/rlock两个对象，每个对象都有acquire/release两个方法，表示对临界资源的控制权。

举例如下：

import threading
import time

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("开启线程：" + self.name)
        # 获取锁，用于线程同步
        threadLock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter, 3)
        # 释放锁，开启下一个线程
        threadLock.release()

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        time.sleep(delay)
        print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
        counter -= 1

threadLock = threading.Lock()
threads = []

# 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()

# 添加线程到线程列表
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

# 等待所有线程完成
for t in threads:
    t.join()
print ("退出主线程")

#输出结果
开启线程：Thread-1
开启线程：Thread-2
Thread-1: Wed Apr  6 11:52:57 2016
Thread-1: Wed Apr  6 11:52:58 2016
Thread-1: Wed Apr  6 11:52:59 2016
Thread-2: Wed Apr  6 11:53:01 2016
Thread-2: Wed Apr  6 11:53:03 2016
Thread-2: Wed Apr  6 11:53:05 2016
退出主线程

2、queue

Queue模块提供了同步的、线程安全的列队类，包括FIFO，这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用。

Queue 模块中的常用方法:

Queue.qsize() 返回队列的大小

Queue.empty() 如果队列为空，返回True,反之False

Queue.full() 如果队列满了，返回True,反之False

Queue.full 与 maxsize 大小对应

Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间

Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)

Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间

Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)

Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号

Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作

import queue
import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, q):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.q = q
    def run(self):
        print ("开启线程：" + self.name)
        process_data(self.name, self.q)
        print ("退出线程：" + self.name)

def process_data(threadName, q):
    while not exitFlag:
        queueLock.acquire()
        if not workQueue.empty():
            data = q.get()
            queueLock.release()
            print ("%s processing %s" % (threadName, data))
        else:
            queueLock.release()
        time.sleep(1)

threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1

# 创建新线程
for tName in threadList:
    thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
    thread.start()
    threads.append(thread)
    threadID += 1

# 填充队列
queueLock.acquire()
for word in nameList:
    workQueue.put(word)
queueLock.release()

# 等待队列清空
while not workQueue.empty():
    pass

# 通知线程是时候退出
exitFlag = 1

# 等待所有线程完成
for t in threads:
    t.join()
print ("退出主线程")