Python--threading多线程总结

转载自：https://www.cnblogs.com/tkqasn/p/5700281.html

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。python当前版本的多线程库没有实现优先级、线程组，线程也不能被停止、暂停、恢复、中断。

threading模块提供的类：
　　Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local。

threading 模块提供的常用方法：
　　threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
　　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。
　　threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

threading 模块提供的常量：

　　threading.TIMEOUT_MAX 设置threading全局超时时间。

Thread类

Thread是线程类，有两种使用方法，直接传入要运行的方法或从Thread继承并覆盖run()：

  
# coding:utf-8
import threading
import time
#方法一：将要执行的方法作为参数传给Thread的构造方法
def action(arg):time.sleep(1)print 'the arg is:%s\r' %argfor i in xrange(4):t =threading.Thread(target=action,args=(i,))t.start()print 'main thread end!'#方法二：从Thread继承，并重写run()
class MyThread(threading.Thread):def __init__(self,arg):super(MyThread, self).__init__()#注意：一定要显式的调用父类的初始化函数。self.arg=argdef run(self):#定义每个线程要运行的函数time.sleep(1)print 'the arg is:%s\r' % self.argfor i in xrange(4):t =MyThread(i)t.start()print 'main thread end!'  

构造方法：
Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

　　group: 线程组，目前还没有实现，库引用中提示必须是None；
　　target: 要执行的方法；
　　name: 线程名；
　　args/kwargs: 要传入方法的参数。

实例方法：
　　isAlive(): 返回线程是否在运行。正在运行指启动后、终止前。
　　get/setName(name): 获取/设置线程名。

　　start(): 线程准备就绪，等待CPU调度
　　is/setDaemon(bool): 获取/设置是后台线程（默认前台线程（False））。（在start之前设置）

　　　　如果是后台线程，主线程执行过程中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，主线程和后台线程均停止
　　如果是前台线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序停止
　　start(): 启动线程。
　　join([timeout]): 阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout（可选参数）。

使用例子一(未设置setDeamon)：

  
# coding:utf-8
import threading
import timedef action(arg):time.sleep(1)print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()print 'the arg is:%s\r' %argtime.sleep(1)for i in xrange(4):t =threading.Thread(target=action,args=(i,))t.start()print 'main_thread end!'  

  
main_thread end!
sub thread start!the thread name is:Thread-2
the arg is:1
the arg is:0
sub thread start!the thread name is:Thread-4
the arg is:2
the arg is:3
Process finished with exit code 0
可以看出，创建的4个“前台”线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序停止  

验证了serDeamon(False)(默认)前台线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，主线程停止。

使用例子二（setDeamon=True）

  
# coding:utf-8
import threading
import timedef action(arg):time.sleep(1)print  'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName()print 'the arg is:%s\r' %argtime.sleep(1)for i in xrange(4):t =threading.Thread(target=action,args=(i,))t.setDaemon(True)#设置线程为后台线程
    t.start()print 'main_thread end!'  

 main_thread end!Process finished with exit code 0可以看出，主线程执行完毕后，后台线程不管是成功与否，主线程均停止 

验证了serDeamon(True)后台线程，主线程执行过程中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，主线程均停止。

使用例子三（设置join）

  
#coding:utf-8
import threading
import timedef action(arg):time.sleep(1)print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()print 'the arg is:%s   ' %argtime.sleep(1)thread_list = []    #线程存放列表
for i in xrange(4):t =threading.Thread(target=action,args=(i,))t.setDaemon(True)thread_list.append(t)for t in thread_list:t.start()for t in thread_list:t.join()  

  
sub thread start!the thread name is:Thread-2    
the arg is:1   
sub thread start!the thread name is:Thread-3    
the arg is:2   
sub thread start!the thread name is:Thread-1    
the arg is:0   
sub thread start!the thread name is:Thread-4    
the arg is:3   
main_thread end!Process finished with exit code 0设置join之后，主线程等待子线程全部执行完成后或者子线程超时后，主线程才结束  

验证了 join()阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout，即使设置了setDeamon（True）主线程依然要等待子线程结束。

使用例子四（join不妥当的用法，使多线程编程顺序执行）

  
#coding:utf-8
import threading
import timedef action(arg):time.sleep(1)print  'sub thread start!the thread name is:%s    ' % threading.currentThread().getName()print 'the arg is:%s   ' %argtime.sleep(1)for i in xrange(4):t =threading.Thread(target=action,args=(i,))t.setDaemon(True)t.start()t.join()print 'main_thread end!'  

  
sub thread start!the thread name is:Thread-1    
the arg is:0   
sub thread start!the thread name is:Thread-2    
the arg is:1   
sub thread start!the thread name is:Thread-3    
the arg is:2   
sub thread start!the thread name is:Thread-4    
the arg is:3   
main_thread end!Process finished with exit code 0
可以看出此时，程序只能顺序执行，每个线程都被上一个线程的join阻塞，使得“多线程”失去了多线程意义。  

Lock、Rlock类

　　由于线程之间随机调度：某线程可能在执行n条后，CPU接着执行其他线程。为了多个线程同时操作一个内存中的资源时不产生混乱，我们使用锁。

Lock（指令锁）是可用的最低级的同步指令。Lock处于锁定状态时，不被特定的线程拥有。Lock包含两种状态——锁定和非锁定，以及两个基本的方法。

可以认为Lock有一个锁定池，当线程请求锁定时，将线程至于池中，直到获得锁定后出池。池中的线程处于状态图中的同步阻塞状态。

RLock（可重入锁）是一个可以被同一个线程请求多次的同步指令。RLock使用了“拥有的线程”和“递归等级”的概念，处于锁定状态时，RLock被某个线程拥有。拥有RLock的线程可以再次调用acquire()，释放锁时需要调用release()相同次数。

可以认为RLock包含一个锁定池和一个初始值为0的计数器，每次成功调用 acquire()/release()，计数器将+1/-1，为0时锁处于未锁定状态。

简言之：Lock属于全局，Rlock属于线程。

构造方法：
Lock()，Rlock（）,推荐使用Rlock()

实例方法：
　　acquire([timeout]): 尝试获得锁定。使线程进入同步阻塞状态。
　　release(): 释放锁。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。

例子一（未使用锁）：

  
#coding:utf-8
import threading
import timegl_num = 0def show(arg):global gl_numtime.sleep(1)gl_num +=1print gl_numfor i in range(10):t = threading.Thread(target=show, args=(i,))t.start()print 'main thread stop'  

  
main thread stop
123
4
5689910Process finished with exit code 0多次运行可能产生混乱。这种场景就是适合使用锁的场景。  

例子二（使用锁）:

  
# coding:utf-8import threading
import timegl_num = 0lock = threading.RLock()# 调用acquire([timeout])时，线程将一直阻塞，
# 直到获得锁定或者直到timeout秒后（timeout参数可选）。
# 返回是否获得锁。
def Func():lock.acquire()global gl_numgl_num += 1time.sleep(1)print gl_numlock.release()for i in range(10):t = threading.Thread(target=Func)t.start()  

  
1
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9
10Process finished with exit code 0
可以看出，全局变量在在每次被调用时都要获得锁，才能操作，因此保证了共享数据的安全性  

Lock对比Rlock

  #coding:utf-8 
 import  threading 
 lock  =  threading.Lock()  #Lock对象 
 lock.acquire() 
 lock.acquire()   #产生了死锁。 
 lock.release() 
 lock.release() 
 print  lock.acquire() 
 import  threading 
 rLock  =  threading.RLock()   #RLock对象 
 rLock.acquire() 
 rLock.acquire()  #在同一线程内，程序不会堵塞。 
 rLock.release() 
 rLock.release() 
 

Condition类

　　Condition（条件变量）通常与一个锁关联。需要在多个Contidion中共享一个锁时，可以传递一个Lock/RLock实例给构造方法，否则它将自己生成一个RLock实例。

　　可以认为，除了Lock带有的锁定池外，Condition还包含一个等待池，池中的线程处于等待阻塞状态，直到另一个线程调用notify()/notifyAll()通知；得到通知后线程进入锁定池等待锁定。

构造方法：
Condition([lock/rlock])

实例方法：
　　acquire([timeout])/release(): 调用关联的锁的相应方法。
　　wait([timeout]): 调用这个方法将使线程进入Condition的等待池等待通知，并释放锁。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。
　　notify(): 调用这个方法将从等待池挑选一个线程并通知，收到通知的线程将自动调用acquire()尝试获得锁定（进入锁定池）；其他线程仍然在等待池中。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。
　　notifyAll(): 调用这个方法将通知等待池中所有的线程，这些线程都将进入锁定池尝试获得锁定。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。

例子一：生产者消费者模型

  
# encoding: UTF-8
import threading
import time# 商品
product = None
# 条件变量
con = threading.Condition()# 生产者方法
def produce():global productif con.acquire():while True:if product is None:print 'produce...'product = 'anything'# 通知消费者，商品已经生产
                con.notify()# 等待通知
            con.wait()time.sleep(2)# 消费者方法
def consume():global productif con.acquire():while True:if product is not None:print 'consume...'product = None# 通知生产者，商品已经没了
                con.notify()# 等待通知
            con.wait()time.sleep(2)t1 = threading.Thread(target=produce)
t2 = threading.Thread(target=consume)
t2.start()
t1.start()  

  
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...
produce...
consume...Process finished with exit code -1
程序不断循环运行下去。重复生产消费过程。  

例子二：生产者消费者模型

  
import threading
import timecondition = threading.Condition()
products = 0class Producer(threading.Thread):def run(self):global productswhile True:if condition.acquire():if products < 10:products += 1;print "Producer(%s):deliver one, now products:%s" %(self.name, products)condition.notify()#不释放锁定，因此需要下面一句
                    condition.release()else:print "Producer(%s):already 10, stop deliver, now products:%s" %(self.name, products)condition.wait();#自动释放锁定time.sleep(2)class Consumer(threading.Thread):def run(self):global productswhile True:if condition.acquire():if products > 1:products -= 1print "Consumer(%s):consume one, now products:%s" %(self.name, products)condition.notify()condition.release()else:print "Consumer(%s):only 1, stop consume, products:%s" %(self.name, products)condition.wait();time.sleep(2)if __name__ == "__main__":for p in range(0, 2):p = Producer()p.start()for c in range(0, 3):c = Consumer()c.start()  

例子三：

  
import threadingalist = None
condition = threading.Condition()def doSet():if condition.acquire():while alist is None:condition.wait()for i in range(len(alist))[::-1]:alist[i] = 1condition.release()def doPrint():if condition.acquire():while alist is None:condition.wait()for i in alist:print i,printcondition.release()def doCreate():global alistif condition.acquire():if alist is None:alist = [0 for i in range(10)]condition.notifyAll()condition.release()tset = threading.Thread(target=doSet,name='tset')
tprint = threading.Thread(target=doPrint,name='tprint')
tcreate = threading.Thread(target=doCreate,name='tcreate')
tset.start()
tprint.start()
tcreate.start()  

Event类

　　Event（事件）是最简单的线程通信机制之一：一个线程通知事件，其他线程等待事件。Event内置了一个初始为False的标志，当调用set()时设为True，调用clear()时重置为 False。wait()将阻塞线程至等待阻塞状态。

　　Event其实就是一个简化版的 Condition。Event没有锁，无法使线程进入同步阻塞状态。

构造方法：
Event()

实例方法：
　　isSet(): 当内置标志为True时返回True。
　　set(): 将标志设为True，并通知所有处于等待阻塞状态的线程恢复运行状态。
　　clear(): 将标志设为False。
　　wait([timeout]): 如果标志为True将立即返回，否则阻塞线程至等待阻塞状态，等待其他线程调用set()。

例子一

  
# encoding: UTF-8
import threading
import timeevent = threading.Event()def func():# 等待事件，进入等待阻塞状态print '%s wait for event...' % threading.currentThread().getName()event.wait()# 收到事件后进入运行状态print '%s recv event.' % threading.currentThread().getName()t1 = threading.Thread(target=func)
t2 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t2.start()time.sleep(2)# 发送事件通知
print 'MainThread set event.'
event.set()  

  
Thread-1 wait for event...
Thread-2 wait for event...#2秒后。。。
MainThread set event.
Thread-1 recv event.Thread-2 recv event.Process finished with exit code 0  

timer类

　　Timer（定时器）是Thread的派生类，用于在指定时间后调用一个方法。

构造方法：
Timer(interval, function, args=[], kwargs={})
　　interval: 指定的时间
　　function: 要执行的方法
　　args/kwargs: 方法的参数

实例方法：
Timer从Thread派生，没有增加实例方法。

例子一：

  
# encoding: UTF-8
import threadingdef func():print 'hello timer!'timer = threading.Timer(5, func)
timer.start()  

线程延迟5秒后执行。

local类

　　local是一个小写字母开头的类，用于管理 thread-local（线程局部的）数据。对于同一个local，线程无法访问其他线程设置的属性；线程设置的属性不会被其他线程设置的同名属性替换。

　　可以把local看成是一个“线程-属性字典”的字典，local封装了从自身使用线程作为 key检索对应的属性字典、再使用属性名作为key检索属性值的细节。

  
# encoding: UTF-8
import threadinglocal = threading.local()
local.tname = 'main'def func():local.tname = 'notmain'print local.tnamet1 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t1.join()print local.tname  