python线程,进程,队列和缓存

一、线程

　threading用于提供线程相关的操作，线程是应用程序中工作的最小单元。

创建线程的两种方式
1.threading.Thread             

import threading
def f1(arg):
    print(arg)

t = threading.Thread(target=f1,args=(123,))
#t.start代表这个线程已经准备就绪，等待cpu的调度。
t.start()

2.自定义，继承threading.Thread

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, func,args):
        self.func = func
        self.args = args
        super(MyThread, self).__init__()
    def run(self):
        self.func(self.args)
def f2(arg):
    print(arg)
t1 = MyThread(f2,1234)
t1.start()

二、线程锁

当多个线程同时修改同一条数据时可能会出现脏数据，所以，出现了线程锁 - 同一时刻允许一个线程执行操作。

##没使用锁
import threading
import time
NUM = 10
def f1():
    global NUM
    NUM -= 1
    time.sleep(2)
    print(NUM)
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=f1)
    t.start()

##使用锁
def f1(l):
    global NUM
    #上锁
    l.acquire()
    NUM -= 1
    time.sleep(2)
    print(NUM)
    #开锁
    l.release()
#创建锁,Rlock可以加多层锁
lock = threading.RLock()
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=f1,args=(lock,))
    t.start()

三、线程池

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
import queue
import threading
import time

class ThreadPool:
    def __init__(self,maxsize=5):
        self.maxsize = maxsize
        self._q = queue.Queue(maxsize)
        for i in range(maxsize):
            self._q.put(threading.Thread)
    def get_thread(self):
        return self._q.get()
    def add_thread(self):
        self._q.put(threading.Thread)

pool = ThreadPool(5)
#把用完的线程再放回容器中
def task(arg,p):
    print(arg)
    time.sleep(1)
    p.add_thread()

for i in range(100):
#t 是threading.Thread类
    t = pool.get_thread()
#创建线程对象
    obj = t(target=task,args=(i,pool,))
    obj.start()

进程

    进程之间的数据需要各自持有一份，所以创建进程需要的非常大的开销。并且python不能再Windows下创建进程！

并且在使用多进程的时候，最好是创建和CPU核数相等的进程

默认的进程之间相互是独立，如果想让进程之间数据共享，使用如下方法。

manager.dict()        #共享数据

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Manager

def foo(i,arg):
    arg[i] = i + 100
    print(arg.values())

if __name__ == '__main__':
    obj = Manager()
    li = obj.dict()
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,))
        p.start()
        p.join()

进程池

　　进程池内部维护一个进程序列，当使用时，则去进程池中获取一个进程，如果进程池序列中没有可供使用的进进程，那么程序就会等待，直到进程池中有可用进程为止。

进程池中有两个方法：apply和apply_async

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
from multiprocessing import Pool
import time

def f1(arg):
    time.sleep(1)
    print(arg)

if __name__ == '__main__':
    pool = Pool(5)
    for i in range(20):
        # pool.apply(func=f1,args=(i,))          #一个一个执行
        pool.apply_async(func=f1,args=(i,))     #并发
    # pool.close()   #所有的任务执行完毕(5个一起执行）

    #立即终止
    time.sleep(1)
    pool.terminate()
    pool.join()

协程

线程和进程的操作是由程序触发系统接口，最后的执行者是系统；协程的操作则是程序员。

协程存在的意义：对于多线程应用，CPU通过切片的方式来切换线程间的执行，线程切换时需要耗时（保存状态，下次继续）。协程，则只使用一个线程，在一个线程中规定某个代码块执行顺序。

协程的适用场景：当程序中存在大量不需要CPU的操作时（IO），适用于协程；

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
from greenlet import greenlet

def test1():
    print(12)
    gr2.switch()
    print(34)
    gr2.switch()

def test2():
    print(56)
    gr1.switch()
    print(78)

gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()

遇到IO操作自动切换

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
#应用场景          #####监控url(检测)
from gevent import monkey; monkey.patch_all()
import gevent
import requests
def f(url):
    print('GET: %s' % url)
    resp = requests.get(url)
    data = resp.text
    print('%d bytes received from %s.' % (len(data), url))

gevent.joinall([
        gevent.spawn(f, 'https://www.python.org/'),
        gevent.spawn(f, 'https://www.yahoo.com/'),
        gevent.spawn(f, 'https://github.com/'),
])

memcache

简述：
     Memcache是一套分布式的高速缓存系统，目前被许多网站使用以提升网站的访问速度，尤其对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度提升效果十分显著。
工作原理：
     MemCache的工作流程如下：先检查客户端的请求数据是否在memcached中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作；如果请求的数据不在memcached中，就去查数据库，把从数据库中获取的数据返回给客户端，同时把数据缓存一份到memcached中（memcached客户端不负责，需要程序明确实现）；每次更新数据库的同时更新memcached中的数据，保证一致性；当分配给memcached内存空间用完之后，会使用LRU（Least Recently Used，最近最少使用）策略加上到期失效策略，失效数据首先被替换，然后再替换掉最近未使用的数据。
     Memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。简单的说就是将数据调用到内存中，然后从内存中读取，从而大大提高读取速度。
     Memcached是以守护程序(监听)方式运行于一个或多个服务器中，随时会接收客户端的连接和操作
memcahce的安装

yum install libevent-devel -y
wget http://memcached.org/latest
tar -zxvf memcached-1.x.x.tar.gz
cd memcached-1.x.x
./configure && make && make test && sudo make install

启动memcache

[root@linux-node1 ~]# memcached -d -m 10 -u root -l 192.168.1.11 -p 11211 -c 256 -P /tmp/memcached.pid

[root@linux-node1 ~]# netstat -antlp|grep 11211
tcp 0 0 192.168.1.11:11211 0.0.0.0:* LISTEN 2251/memcached

##### 参数说明

-d 是启动一个守护进程

-m 是分配给Memcache使用的内存数量，单位是MB

-u 是运行Memcache的用户

-l 是监听的服务器IP地址

-p 是设置Memcache监听的端口,最好是1024以上的端口

-c 选项是最大运行的并发连接数，默认是1024，按照你服务器的负载量来设定

-P 是设置保存Memcache的pid文件

memcache命令

存储命令: set/add/replace/append/prepend/cas
获取命令: get/gets
其他命令: delete/stats..

python操作memcache

python操作Memcached使用Python-memcached模块

下载安装：https://pypi.python.org/pypi/python-memcached
###############
import memcache
mc = memcache.Client(['192.168.1.11:11211'], debug=True)
mc.set("foo", "bar")
ret = mc.get('foo')
print ret

###add
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

 import memcache 

 mc = memcache.Client(['192.168.1.11:11211'], debug=True)

 mc.add('k1', 'v1')

 # mc.add('k1', 'v2') # 报错，对已经存在的key重复添加，失败！！！

支持集群

python-memcached模块原生支持集群操作，其原理是在内存维护一个主机列表，且集群中主机的权重值和主机在列表中重复出现的次数成正比。

队列

Python队列方法

·put　　    放数据

·get　　    取数据

·qsize　    返回队列的大小

·maxsize   最大支持个数

·join　　   等待队列为空的时候,在执行别的操作

·empty     当队列为空的时候,返回True,否则返回False

·full　　    当队列为满的时候,返回True,否则返回False

######先进先出

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
import queue
#maxsize 最大支持多少个排队数
q = queue.Queue(2)
#put放数据，默认阻塞，block是否阻塞，timeout超时时间
#empty 检查队列是否为空
print(q.empty())
q.put(123)
q.put(456)
q.get()
#get取数据，默认阻塞，block是否阻塞，timeout超时时间
#队列中的真实个数，qsize
print(q.qsize())
#join,task_done阻塞进程，当队列中任务执行完成后，不再阻塞，task_done表示任务执行完成

#######其他三种队列

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
import queue

#后进先出队列
q = queue.LifoQueue()
q.put(123)
q.put(456)
print(q.get())

#优先级队列
#当优先级相同时，按放数据顺序取数据
q1 = queue.PriorityQueue()
q.put((1,"alex1"))
q.put((2,"alex2"))

#双向队列
q2 = queue.deque()
q2.append(123)
q2.append(456)
q2.appendleft(333)
print(q2)

生产者消费者模型

消费者      ========》    队列（缓冲区）     =========》　生产者

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
import threading
import time
import random
import queue #队列模块

def Producer(name,que): #生产者
    while True:
        que.put('包子') #相当于把包子放到仓库里
        print('%s:做了一个包子' %name) #打印出做了一个包子出来
        time.sleep(random.randrange(5))  #厨师5秒内做出一个包子

def Consumer(name,que): #消费者
    while True:
        try:                      #异常处理，如果碰到没有包子可吃就等待厨师做包子
            que.get_nowait()
            print('%s:吃了一个包子' %name)
        except Exception:
            print(u'没有包子了')
        time.sleep(random.randrange(3)) #消费者3秒内吃掉一个包子

q = queue.Queue() #队列
p1 = threading.Thread(target=Producer,args=['厨师1',q])  #目标是Producer这个函数，args是传参
p2 = threading.Thread(target=Producer,args=['厨师2',q])
p1.start()
p2.start()

c1 = threading.Thread(target=Consumer,args=['张三',q])
c2 = threading.Thread(target=Consumer,args=['李四',q])
c1.start()
c2.start()