day35——生产者消费者模型、线程

day35

进程：生产者消费者模型

编程思想，模型，设计模式，理论等等，都是交给你一种编程的方法，以后你遇到类似的情况，套用即可

生产者消费者模型的三要素

• 生产者：产生数据的
• 消费者：接收数据做进一步处理的
• 容器：盆（队列）

队列容器起到什么作用？

• 起到缓冲的作用，平衡生产力与消费力，解耦

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Queue
import time
import random

def producer(q, name):
    for i in range(1,6):
        time.sleep(random.randint(1, 2))
        res = f"{i}号包子"
        q.put(res)
        print(f"生产者{name} 生产了{res}")

def consumer(q, name):
    while 1:
        try:
            food = q.get(timeout=3)
            time.sleep(random.randint(1, 3))
            print(f'\033[31;0m消费者{name} 吃了{food}\033[0m')
        except Exception:
            return

if __name__ == '__main__':
    q = Queue()
    p1 = Process(target=producer, args=(q, "孙宇"))
    p2 = Process(target=consumer, args=(q, "海狗"))

    p1.start()
    p2.start()

线程的理论知识

什么是线程

一条流水线的工作流程

进程：在内存中开启一个进程空间，然后将主进程的所有资源数据复制一份，然后调用cpu去执行这些代码

之前的描述不够具体：

开启一个进程：在内存中开启一个进程空间，然后将主进程的所有的资源数据复制一份，然后调用线程去执行代码

进程是最小的资源单位，线程是最小的执行单位

以后你描述开启一个进程：

​ 开启一个进程：进程会在内存中开辟一个进程空间，将主进程的资料数据全部复制一份，线程会执行里面的代码

线程vs进程

• 开启进程的开销非常大，比开启线程的开销大很多
• 开启线程的速度非常快，要快几十倍到上百倍
• 线程与线程之间可以共享数据，进程与进程之间需借助队列等方法实现通信

线程的应用

并发：一个cpu看起来像是同时执行多个任务

• 单个进程开启三个线程，并发的执行任务

• 开启三个进程并发的执行任务

  • 文本编辑器：

    1、输入文字

    2、在屏幕上显示

    3、保存在磁盘中

    开启多线程就非常好了：数据共享、开销小、速度快

线程没有地位之分，但是一个进程谁在干活？

只是我们自己的意思：我们把执行主程序的线程当作主线程

主线程在执行代码，当结束之后，你得等待其他线程结束之后，才能结束本进程

开启线程的两种方式

# 第一种方式
from threading import Thread
import time

def task(name):
    print(f"{name} is running")
    time.sleep(1)
    print(f"{name} is gone")

if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task, args=("海狗",))
    t1.start()
    print("===主线程")  # 线程是没有主次之分的

# 第二种方式
from threading import Thread
import time

class MyThread(Thread):
    def __init__(self, name, l1, s1):
        super().__init__()
        self.name = name
        self.l1 = l1
        self.s1 = s1

    def run(self):
        print(f"{self.name} is running")
        time.sleep(1)
        print(f"{self.name} is gone")

if __name__ == '__main__':
    t1 = MyThread("李业", [1,2,3], "180")
    t1.start()
    print("===主线程")

线程vs进程的代码对比

开启速度对比

多线程

from threading import Thread
import time

def task():
    print("hello")

if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()
    # 在主进程下开启线程
    t1 = Thread(target=task)
    t2 = Thread(target=task)
    t1.start()
    t2.start()
    print("主线程/主进程")
    print(time.time() - start_time)
时间：0.0004723072052001953

多进程

from multiprocessing import Process
import time

def work():
    print("hellow")

if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()
    # 在主进程下开启线程
    p1 = Process(target=work)
    p2 = Process(target=work)
    p1.start()
    p2.start()
    print("主线程/主进程")
    print(time.time() - start_time)
时间：0.023804903030395508

对比pid

进程

主进程和每个子进程的pid都不一样

from multiprocessing import Process
import os

def task():
    print(f"子进程：{os.getpid()}")
    print(f"主进程：{os.getppid()}")

if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=task)  # 创建一个进程对象
    p2 = Process(target=task)  # 创建一个进程对象

    p1.start()
    p2.start()
    print(f"==主{os.getpid()}")
结果：
==主12832
子进程：14176
主进程：12832
子进程：11756
主进程：12832

线程

只要是在一个进程内，主线程和每个线程都一样

from threading import Thread
import os

def task():
    print(os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task)
    t2 = Thread(target=task)
    t1.start()
    t2.start()
    print(f"===主线程{os.getpid()}")
结果：
14480
14480
===主线程14480

同一个进程内线程共享内部数据

from threading import Thread
x = 3

def task():
    global x
    x = 100

if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task)
    t1.start()
    t1.join()
    print(f"===主进程{x}")

线程的相关其他方法（了解）

from threading import Thread
from threading import activeCount
from threading import currentThread
from threading import enumerate
import os
import time

# x = 3
def task():
    # print(currentThread())  # 获取当前线程对象
    # time.sleep(1)
    print(333)

if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task, name="线程1")
    # t2 = Thread(target=task, name="线程2")

    t1.start()
    # t1.setName("朱凡宇")  # 添加name属性
    # print(t1.getName())   # 查看name属性
    # print(t1.name)        # 查看name属性  ****
    # print(t1.isAlive())   # 判断线程是否活着

    # threading方法
    # print(currentThread())  # 获取当前线程对象
    # print(enumerate())      # 返回一个列表，包含所有的线程对象
    print(activeCount())      # 返回存活线程的数量   ****
    # t2.start()

join与守护进程（考点）

join:阻塞 告知主线程要等待我子线程执行完毕之后再执行下面的代码

from threading import Thread
import time

def task(name):
    print(f"{name} is running")
    time.sleep(1)
    print(f"{name} is gone")

if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()
    t1 = Thread(target=task, args=("海狗1",))
    t2 = Thread(target=task, args=("海狗2",))
    t3 = Thread(target=task, args=("海狗3",))

    t1.start()
    t1.join()
    t2.start()
    t2.join()
    t3.start()
    t3.join()
    print(f"===主线程{time.time() - start_time}")
结果：
海狗1 is running
海狗1 is gone
海狗2 is running
海狗2 is gone
海狗3 is running
海狗3 is gone
===主线程3.0027503967285156

守护进程

# 守护进程
from multiprocessing import Process
import time

def foo():
    print(123)
    time.sleep(1)
    print("end123")

def bar():
    print(456)
    time.sleep(2)
    print("end456")

if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=foo)
    p2 = Process(target=bar)

    p1.daemon = True
    p1.start()
    p2.start()
    print("===主")
结果：
===主
456
end456

守护线程

守护线程：如果守护线程的生命周期小于其他线程，则他肯定结束，否则等待其他非守护线程和主线程结束之后结束

# 单线程
from threading import Thread
import time

def sayhi(name):
    # print("你滚！")
    time.sleep(2)
    print(f"{name} say hello")

if __name__ == '__main__':
    t = Thread(target=sayhi, args=("egon",))
    t.daemon = True
    t.start()
    print("主线程")
结果：
主线程

# 多线程一
from threading import Thread
import time

def foo():
    print(123)
    time.sleep(1)
    print("end123")

def bar():
    print(456)
    time.sleep(3)
    print("end456")

t1 = Thread(target=foo)
t2 = Thread(target=bar)

t1.daemon = True
t1.start()
t2.start()
print("main------------")
结果：
123
456
main------------
end123
end456

# 多线程二
from threading import Thread
import time

def foo():
    print(123)
    time.sleep(3)
    print("end123")

def bar():
    print(456)
    time.sleep(1)
    print("end456")

t1 = Thread(target=foo)
t2 = Thread(target=bar)

t1.daemon = True
t1.start()
t2.start()
print("main------------")
结果：
123
456
main------------
end456

互斥锁（考点）

问题

from threading import Thread
import time
import random
x = 100

def task():
    # time.sleep(random.randint(1, 2))
    global x
    temp = x
    time.sleep(random.randint(1, 3))
    x = temp -1

if __name__ == '__main__':
    l1 = []
    for i in range(100):
        t = Thread(target=task)
        l1.append(t)
        t.start()

    for i in l1:  # 使主线程无法先运行print(f"主线程{x}")
        i.join()
    print(f"主线程{x}")
结果： 一直是99

解决：

from threading import Thread
from threading import Lock
import time
import random
x = 100

def task(lock):
    lock.acquire()
    # time.sleep(random.randint(1, 2))
    global x
    temp = x
    # time.sleep(random.randint(1, 3))
    x = temp -1
    lock.release()

if __name__ == '__main__':
    mutex = Lock()
    l1 = []
    for i in range(100):
        t = Thread(target=task, args=(mutex,))
        l1.append(t)
        t.start()

    for i in l1:  # 使主线程无法先运行print(f"主线程{x}")
        i.join()
    print(f"主线程{x}")
结果：一直是0