Python多线程模块
0. 引言
在Python中可使用的多线程模块主要有两个,thread和threading模块。thread模块提供了基本的线程和锁的支持,建议新手不要使用。threading模块允许创建和管理线程,提供了更多的同步原语。
1. thread
thread模块函数:
- start_new_thread(function, args[, kwargs])
- 启动新的线程以执行function,返回线程标识。
- allocate_lock()
- 返回LockType对象。
- exit()
- 抛出SystemExit异常,如果没有被捕获,线程静默退出。
LockType类型锁对象的方法:
- acquire([waitflag])
- 无参数,无条件获得锁,如果锁已经被其他线程获取,则等待锁被释放。如果使用整型参数,参数为0,如果锁可获取,则获取且返回True,否则返回False;参数为非0,与无参数相同。
- locked()
- 返回锁的状态,如果已经被获取,则返回True,否则返回False。
- release()
- 释放锁。只有已经被获取的锁才能被释放,不限于同一个线程。
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import thread
from time import ctime
from time import sleep
loops = [4, 2]
def loop0():
print 'start loop 0 at:', ctime()
sleep(4)
print 'loop 0 done at:', ctime()
def loop1():
print 'start loop 1 at:', ctime()
sleep(2)
print 'loop 1 done at:', ctime()
def loop(nloop, nsec, lock):
print 'start loop', nloop, 'at:', ctime()
sleep(nsec)
print 'loop', nloop, 'done at:', ctime()
lock.release()
def main():
print 'starting at:', ctime()
loop0()
loop1()
print 'all DONE at:', ctime()
def main1():
print 'starting at:', ctime()
thread.start_new_thread(loop0, ())
thread.start_new_thread(loop1, ())
sleep(6)
print 'all DONE at:', ctime()
def main2():
print 'starting at:', ctime()
locks = []
nloops = range(len(loops))
for i in nloops:
lock = thread.allocate_lock()
lock.acquire()
locks.append(lock)
for i in nloops:
print thread.start_new_thread(loop, (i, loops[i], locks[i]))
for i in nloops:
while locks[i].locked():
pass
print 'all DONE at:', ctime()
if __name__ == '__main__':
#main()
#main1()
main2()
2. threading
threading模块提供了更好的线程间的同步机制。threading模块下有如下对象:
- Thread
- Lock
- RLock
- Condition
- Event
- Semaphore
- BoundedSemaphore
- Timer
threading模块内还有如下的函数:
- active_count()
- activeCount()
- 返回当前alive的线程数量
- Condition()
- 返回新的条件变量对象
- current_thread()
- currentThread()
- 返回当前线程对象
- enumerate()
- 返回当前活动的线程,不包括已经结束和未开始的线程,包括主线程及守护线程。
- settrace(func)
- 为所有线程设置一个跟踪函数。
- setprofile(func)
- 为所有纯种设置一个profile函数。
2.1 Thread
类Thread有如下属性和方法:
- Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})
- start()
- run()
- join([timeout])
- name
- getName()
- setName(name)
- ident
- is_alive()
- isAlive()
- daemon
- isDaemon()
- setDaemon(daemonic)
创建线程一般有如下三种方法:
1. 传递函数创建Thread实例。
2. 传递可调用类的实例创建Thread实例。
3. 从Thread派生出一个子类,创建一个子类实例。
2.1.1 下面使用threading模块实现与上面相同的功能:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
from time import ctime
from time import sleep
loops = [4, 2]
def loop(nloop, nsec):
print 'start loop', nloop, 'at:', ctime()
sleep(nsec)
print 'loop', nloop, 'done at:', ctime()
def main():
print 'starting at:', ctime()
threads = []
nloops = range(len(loops))
for i in nloops:
t = threading.Thread(target=loop, args=(i, loops[i]))
threads.append(t)
for i in nloops:
threads[i].start()
for i in nloops:
threads[i].join()
print 'all DONE at:', ctime()
if __name__ == '__main__':
main()
程序输出如下:
starting at: Fri Jul 15 15:56:25 2016
start loop 0 at: Fri Jul 15 15:56:25 2016
start loop 1 at: Fri Jul 15 15:56:25 2016
loop 1 done at: Fri Jul 15 15:56:27 2016
loop 0 done at: Fri Jul 15 15:56:29 2016
all DONE at: Fri Jul 15 15:56:29 2016
2.1.2 在创建新线程时,还可以给Thread传递可调用类的对象,这样使用类本身来保存信息, 如:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
from time import ctime
from time import sleep
loops = [4, 2]
class ThreadFunc(object):
def __init__(self, func, args, name=''):
self.name = name
self.func = func
self.args = args
def __call__(self):
apply(self.func, self.args)
def loop(nloop, nsec):
print 'start loop', nloop, 'at:', ctime()
sleep(nsec)
print 'loop', nloop, 'done at:', ctime()
def main():
print 'starting at:', ctime()
threads = []
nloops = range(len(loops))
for i in nloops:
t = threading.Thread(target=ThreadFunc(loop, (i, loops[i]),
loop.__name__))
threads.append(t)
for i in nloops:
threads[i].start()
for i in nloops:
threads[i].join()
print 'all DONE at:', ctime()
if __name__ == '__main__':
main()
程序的输出与上面的是一致的。
2.1.3 从Thread派生一个子类,然后创建这个子类的实例
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
from time import ctime
from time import sleep
loops = [4, 2]
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, func, args, name=''):
threading.Thread.__init__(self)
self.name = name
self.func = func
self.args = args
def run(self):
apply(self.func, self.args)
def loop(nloop, nsec):
print 'start loop', nloop, 'at:', ctime()
sleep(nsec)
print 'loop', nloop, 'done at:', ctime()
def main():
print 'starting at:', ctime()
threads = []
nloops = range(len(loops))
for i in nloops:
t = MyThread(loop, (i, loops[i]), loop.__name__)
threads.append(t)
for i in nloops:
threads[i].start()
for i in nloops:
threads[i].join()
print 'all DONE at:', ctime()
if __name__ == '__main__':
main()
程序运行结果与上面也是一样的。
2.1.4 实例
现在将MyThread单独放在一个模块内,就叫myThread:
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
from time import ctime
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, func, args, name=''):
threading.Thread.__init__(self)
self.name = name
self.func = func
self.args = args
def run(self):
print 'starting', self.name, 'at', ctime()
self.res = apply(self.func, self.args)
print self.name, 'finished at:', ctime()
def getResult(self):
return self.res
if __name__ == '__main__':
pass
现在要计算阶乘、求和、fibinacci。由于计算时间不同,添加适当的sleep()进行时间上控制。
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from myThread import MyThread
from time import ctime
from time import sleep
def fib(x):
sleep(0.005)
if x < 2:
return 1
return fib(x - 1) + fib(x - 2)
def fac(x):
sleep(0.1)
if x < 2:
return 1
return x * fac(x - 1)
def sum_c(x):
sleep(0.1)
if x < 2:
return 1
return x + sum_c(x - 1)
def main():
nfuncs = range(len(funcs))
print '*** SINGLE THREAD'
for i in nfuncs:
print 'starting', funcs[i].__name__, 'at:', ctime()
print funcs[i](n)
print funcs[i].__name__, 'finished at:', ctime()
print '\n*** MULTIPLE THREADS'
threads = []
for i in nfuncs:
t = MyThread(funcs[i], (n,), funcs[i].__name__)
threads.append(t)
for i in nfuncs:
threads[i].start()
for i in nfuncs:
threads[i].join()
print threads[i].getResult()
print 'all DONE'
funcs = [fib, fac, sum_c]
n = 12
if __name__ == '__main__':
main()
结果如下:
*** SINGLE THREAD
starting fib at: Fri Jul 15 17:48:02 2016
233
fib finished at: Fri Jul 15 17:48:04 2016
starting fac at: Fri Jul 15 17:48:04 2016
479001600
fac finished at: Fri Jul 15 17:48:05 2016
starting sum_c at: Fri Jul 15 17:48:05 2016
78
sum_c finished at: Fri Jul 15 17:48:07 2016
*** MULTIPLE THREADS
starting fib at Fri Jul 15 17:48:07 2016
starting fac at Fri Jul 15 17:48:07 2016
starting sum_c at Fri Jul 15 17:48:07 2016
fac finished at: Fri Jul 15 17:48:08 2016
sum_c finished at: Fri Jul 15 17:48:08 2016
fib finished at: Fri Jul 15 17:48:09 2016
233
479001600
78
all DONE
3. Queue
Queue模块可以用来线程间通讯,让各个线程之间共享数据。通过Queue模块的工厂方法Queue(maxsize=0)创建Queue对象,maxsize指定了队列的大小,默认为无限大小。对象Queue属性如下:
- qsize()
- 返回队列的大小。
- empty()
- 如果队列为空,返回True,否则返回False。
- full()
- 如果队列已满,返回True,否则返回False。
- put(item[, block[, timeout]])
- 把item放入队列
- get([block[, timeout]])
- 从队列头部取出一个对象
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from myThread import MyThread
from Queue import Queue
from random import randint
from time import sleep
def writeQ(queue):
print 'producing object for Q...',
queue.put('xxx', 1)
print 'size now', queue.qsize()
def readQ(queue):
val = queue.get(1)
print 'consumed object from Q... size now', queue.qsize()
def writer(queue, loops):
for i in range(loops):
writeQ(queue)
sleep(randint(1, 3))
def reader(queue, loops):
for i in range(loops):
readQ(queue)
sleep(randint(2, 5))
funcs = [writer, reader]
nfuncs = range(len(funcs))
def main():
nloops = randint(2, 5)
q = Queue(32)
threads = []
for i in nfuncs:
t = MyThread(funcs[i], (q, nloops), funcs[i].__name__)
threads.append(t)
for i in nfuncs:
threads[i].start()
for i in nfuncs:
threads[i].join()
print 'all DONE'
if __name__ == '__main__':
main()
可能运行结果为:
starting writer at Mon Jul 18 10:59:13 2016
producing object for Q... size now 1
starting reader at Mon Jul 18 10:59:13 2016
consumed object from Q... size now 0
producing object for Q... size now 1
consumed object from Q... size now 0
producing object for Q... size now 1
writer finished at: Mon Jul 18 10:59:19 2016
consumed object from Q... size now 0
reader finished at: Mon Jul 18 10:59:24 2016
all DONE
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