【python】-- 信号量（Semaphore）、event(红绿灯例子)

信号量（Semaphore）

之前讲的线程锁（互斥锁） 同时只允许一个线程更改数据，而Semaphore是同时允许一定数量的线程更改数据 ，比如厕所有3个坑，那最多只允许3个人上厕所，后面的人只能等里面有人出来了才能再进去。

1、信号量

1. 是一个变量，控制着对公共资源或者临界区的访问。信号量维护着一个计数器，指定可同时访问资源或者进入临界区的线程数。
2. 每次有一个线程获得信号量时，计数器-1。若计数器为0，其他线程就停止访问信号量，直到另一个线程释放信号量

说白了就是在同一时间，可以只允许设定的数量的线程去执行

import threading
import time

def run(n):
    semaphore.acquire()   # 加信号量锁
    time.sleep(5)
    print("run the thread: %s\n" % n)
    semaphore.release()   # 释放信号量锁

if __name__ == '__main__':

    semaphore = threading.BoundedSemaphore(5)  # 最多允许5个线程同时运行(Bounded:绑定，Semaphore：信号量)
    for i in range(20):
        t = threading.Thread(target=run, args=(i,))
        t.start()

while threading.active_count() != 1:
    pass
else:
    print('----all threads done---')

上面程序的执行，会让人感觉是：分了4组，前5个同时完成，然后又5个同时进去。但是实际的效果是：这5个里面如果有3个完成，就会立刻再放3个进去。不会等5个都完成，每出来1个就放进去1个，出来几个放进去几个

2、使用场景和总结

1. 连接池，线程池，MySQL的有连接池，同一时间有多少个并发，就能连多少个连接。
2. 我们为了保证我的socket_server，因为python不会默认现在你启动多少个线程，但是你启动的线程越多，就会把系统拉的越慢，就会把程序拉的越慢。这里就可以搞一个我同一时间放100线程个进来，就是用semaphore
3. python3.x 虽然不加锁也是正确的，但是最好还是把锁加上

event(红绿灯例子)

日常生活中经常遇到红绿灯，我们就很好理解红绿灯的例子，就是红灯停，绿灯行。

　　现在生成一个线程，这个线程我让它扮演红绿灯，它每过一段时间就变成绿灯，又过一段时间变成红灯，又变成黄灯。然后再生成3-5个线程作为车。车看见红灯，它就停下来等着，如果说是绿灯，车子就走。所以就涉及到红灯这个线程，红绿灯的这个线程就跟车线程之前产生了依赖了。就是红绿灯这个线程必须在绿灯的时候才能走，在红灯的时候就立刻停下来。所以互相之前，一个线程会根据另外一个线程的状态产生一些变化。类似这种场景的实现，就是：event，即事件。

1、事件的基础内置函数

event = threading.Event()   # 设置一个事件的全局变量

event.is_set()# 判断是否已经设置标志位。

event.wait()   # 没有设置标志位的时候会阻塞，一遇到标志位就不会阻塞 #判断是否已经设置标志位。

event.set()   # 设置标志位 ，标志位设置了，代表着绿灯，直接通行。

event.clear()   # 清除标志位，标志位被清空，代表红灯，wait等待变绿灯。

2、红绿灯例子

import threading
import time

event = threading.Event()  # 生成线程事件实例

def lighter():
    """
    模拟红绿灯
    :return:
    """
    count = 0
    event.set()   # 先设置标志位,代表绿灯
    while True:
        if count > 5 and count < 10:   # 改成红灯
            event.clear()    # 清除标志位，变成红灯
            print("\033[41m red light is on ....\033[0m")
        elif count > 10:
            event.set()   # 创建标志位，变成绿灯
            count = 0
        else:
            print("\033[42m green light is on ....\033[0m")

        time.sleep(1)
        count += 1

def car(name):
    """
    模拟车子
    :param name:
    :return:
    """
    while True:
        if event.is_set():   # 有标志位，代表是绿灯
            print("{0} running ....".format(name))
            time.sleep(1)
        else:   # 如果不是绿灯就代表红灯
            print("{0} sees red light ,waiting ....".format(name))
            event.wait()   # 阻塞
            print("\033[32m green light is on , start going ...\033[0m")

light = threading.Thread(target=lighter,)  # 启动代表红绿灯的线程
light.start()

car1 = threading.Thread(target=car, args=("car1",))  # 启动代表车的线程
car1.start()

3、员工刷卡例子

员工进公司门要刷卡， 我们这里设置一个线程是“门”， 再设置几个线程为“员工”，员工看到门没打开，就刷卡，刷完卡，门开了，员工就可以通过。

import threading
import time
import random

def door():
    door_open_time_counter = 0
    while True:
        if door_swiping_event.is_set():
            print("\033[32;1m door opening....\033[0m")
            door_open_time_counter +=1

        else:
            print("\033[31;1m door closed...., swipe to open.\033[0m")
            door_open_time_counter = 0  # 清空计时器
            door_swiping_event.wait()

        if door_open_time_counter > 3:  # 门开了已经3s了,该关了
            door_swiping_event.clear()

        time.sleep(0.5)

def staff(n):

    print("staff [%s] is coming..." % n )
    while True:
        if door_swiping_event.is_set():
            print("\033[34;1m door is opened, passing.....\033[0m")
            break
        else:
            print("staff [%s] sees door got closed, swiping the card....." % n)
            print(door_swiping_event.set())
            door_swiping_event.set()
            print("after set ", door_swiping_event.set())
        time.sleep(0.5)

if __name__ == "__main__":

    door_swiping_event = threading.Event()  # 设置事件
    door_thread = threading.Thread(target=door)
    door_thread.start()

    for i in range(20):
        p = threading.Thread(target=staff, args=(i,))
        time.sleep(random.randrange(3))
        p.start()