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Python多線程實現同步的四種方式

2019-11-25 16:12:36
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供稿:網友

臨界資源即那些一次只能被一個線程訪問的資源,典型例子就是打印機,它一次只能被一個程序用來執行打印功能,因為不能多個線程同時操作,而訪問這部分資源的代碼通常稱之為臨界區。

鎖機制

threading的Lock類,用該類的acquire函數進行加鎖,用realease函數進行解鎖

import threadingimport timeclass Num:  def __init__(self):    self.num = 0    self.lock = threading.Lock()  def add(self):    self.lock.acquire()#加鎖,鎖住相應的資源    self.num += 1    num = self.num    self.lock.release()#解鎖,離開該資源    return numn = Num()class jdThread(threading.Thread):  def __init__(self,item):    threading.Thread.__init__(self)    self.item = item  def run(self):    time.sleep(2)    value = n.add()#將num加1,并輸出原來的數據和+1之后的數據    print(self.item,value)for item in range(5):  t = jdThread(item)  t.start()  t.join()#使線程一個一個執行

當一個線程調用鎖的acquire()方法獲得鎖時,鎖就進入“locked”狀態。每次只有一個線程可以獲得鎖。如果此時另一個線程試圖獲得這個鎖,該線程就會變為“blocked”狀態,稱為“同步阻塞”(參見多線程的基本概念)。

直到擁有鎖的線程調用鎖的release()方法釋放鎖之后,鎖進入“unlocked”狀態。線程調度程序從處于同步阻塞狀態的線程中選擇一個來獲得鎖,并使得該線程進入運行(running)狀態。

信號量

信號量也提供acquire方法和release方法,每當調用acquire方法的時候,如果內部計數器大于0,則將其減1,如果內部計數器等于0,則會阻塞該線程,知道有線程調用了release方法將內部計數器更新到大于1位置。

import threadingimport timeclass Num:  def __init__(self):    self.num = 0    self.sem = threading.Semaphore(value = 3)    #允許最多三個線程同時訪問資源  def add(self):    self.sem.acquire()#內部計數器減1    self.num += 1    num = self.num    self.sem.release()#內部計數器加1    return numn = Num()class jdThread(threading.Thread):  def __init__(self,item):    threading.Thread.__init__(self)    self.item = item  def run(self):    time.sleep(2)    value = n.add()    print(self.item,value)for item in range(100):  t = jdThread(item)  t.start()  t.join()

條件判斷

所謂條件變量,即這種機制是在滿足了特定的條件后,線程才可以訪問相關的數據。

它使用Condition類來完成,由于它也可以像鎖機制那樣用,所以它也有acquire方法和release方法,而且它還有wait,notify,notifyAll方法。

"""一個簡單的生產消費者模型,通過條件變量的控制產品數量的增減,調用一次生產者產品就是+1,調用一次消費者產品就會-1.""""""使用 Condition 類來完成,由于它也可以像鎖機制那樣用,所以它也有 acquire 方法和 release 方法,而且它還有wait, notify, notifyAll 方法。"""import threadingimport queue,time,randomclass Goods:#產品類  def __init__(self):    self.count = 0  def add(self,num = 1):    self.count += num  def sub(self):    if self.count>=0:      self.count -= 1  def empty(self):    return self.count <= 0class Producer(threading.Thread):#生產者類  def __init__(self,condition,goods,sleeptime = 1):#sleeptime=1    threading.Thread.__init__(self)    self.cond = condition    self.goods = goods    self.sleeptime = sleeptime  def run(self):    cond = self.cond    goods = self.goods    while True:      cond.acquire()#鎖住資源      goods.add()      print("產品數量:",goods.count,"生產者線程")      cond.notifyAll()#喚醒所有等待的線程--》其實就是喚醒消費者進程      cond.release()#解鎖資源      time.sleep(self.sleeptime)class Consumer(threading.Thread):#消費者類  def __init__(self,condition,goods,sleeptime = 2):#sleeptime=2    threading.Thread.__init__(self)    self.cond = condition    self.goods = goods    self.sleeptime = sleeptime  def run(self):    cond = self.cond    goods = self.goods    while True:      time.sleep(self.sleeptime)      cond.acquire()#鎖住資源      while goods.empty():#如無產品則讓線程等待        cond.wait()      goods.sub()      print("產品數量:",goods.count,"消費者線程")      cond.release()#解鎖資源g = Goods()c = threading.Condition()pro = Producer(c,g)pro.start()con = Consumer(c,g)con.start()

同步隊列

put方法和task_done方法,queue有一個未完成任務數量num,put依次num+1,task依次num-1.任務都完成時任務結束。

import threadingimport queueimport timeimport random'''1.創建一個 Queue.Queue() 的實例,然后使用數據對它進行填充。2.將經過填充數據的實例傳遞給線程類,后者是通過繼承 threading.Thread 的方式創建的。3.每次從隊列中取出一個項目,并使用該線程中的數據和 run 方法以執行相應的工作。4.在完成這項工作之后,使用 queue.task_done() 函數向任務已經完成的隊列發送一個信號。5.對隊列執行 join 操作,實際上意味著等到隊列為空,再退出主程序。'''class jdThread(threading.Thread):  def __init__(self,index,queue):    threading.Thread.__init__(self)    self.index = index    self.queue = queue  def run(self):    while True:      time.sleep(1)      item = self.queue.get()      if item is None:        break      print("序號:",self.index,"任務",item,"完成")      self.queue.task_done()#task_done方法使得未完成的任務數量-1q = queue.Queue(0)'''初始化函數接受一個數字來作為該隊列的容量,如果傳遞的是一個小于等于0的數,那么默認會認為該隊列的容量是無限的.'''for i in range(2):  jdThread(i,q).start()#兩個線程同時完成任務for i in range(10):  q.put(i)#put方法使得未完成的任務數量+1

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持武林網。

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