Python多線程實(shí)現(xiàn)同步的四種方式
臨界資源即那些一次只能被一個(gè)線程訪問的資源,典型例子就是打印機(jī),它一次只能被一個(gè)程序用來執(zhí)行打印功能,因?yàn)椴荒芏鄠€(gè)線程同時(shí)操作,而訪問這部分資源的代碼通常稱之為臨界區(qū)。
鎖機(jī)制
threading的Lock類,用該類的acquire函數(shù)進(jìn)行加鎖,用realease函數(shù)進(jìn)行解鎖
import threading
import time
class Num:
def __init__(self):
self.num = 0
self.lock = threading.Lock()
def add(self):
self.lock.acquire()#加鎖,鎖住相應(yīng)的資源
self.num += 1
num = self.num
self.lock.release()#解鎖,離開該資源
return num
n = 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(shù)據(jù)和+1之后的數(shù)據(jù)
print(self.item,value)
for item in range(5):
t = jdThread(item)
t.start()
t.join()#使線程一個(gè)一個(gè)執(zhí)行
當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用鎖的acquire()方法獲得鎖時(shí),鎖就進(jìn)入“l(fā)ocked”狀態(tài)。每次只有一個(gè)線程可以獲得鎖。如果此時(shí)另一個(gè)線程試圖獲得這個(gè)鎖,該線程就會(huì)變?yōu)椤癰locked”狀態(tài),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(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后,鎖進(jìn)入“unlocked”狀態(tài)。線程調(diào)度程序從處于同步阻塞狀態(tài)的線程中選擇一個(gè)來獲得鎖,并使得該線程進(jìn)入運(yùn)行(running)狀態(tài)。
信號(hào)量
信號(hào)量也提供acquire方法和release方法,每當(dāng)調(diào)用acquire方法的時(shí)候,如果內(nèi)部計(jì)數(shù)器大于0,則將其減1,如果內(nèi)部計(jì)數(shù)器等于0,則會(huì)阻塞該線程,知道有線程調(diào)用了release方法將內(nèi)部計(jì)數(shù)器更新到大于1位置。
import threading
import time
class Num:
def __init__(self):
self.num = 0
self.sem = threading.Semaphore(value = 3)
#允許最多三個(gè)線程同時(shí)訪問資源
def add(self):
self.sem.acquire()#內(nèi)部計(jì)數(shù)器減1
self.num += 1
num = self.num
self.sem.release()#內(nèi)部計(jì)數(shù)器加1
return num
n = 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(jī)制是在滿足了特定的條件后,線程才可以訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)。
它使用Condition類來完成,由于它也可以像鎖機(jī)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(gè)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)消費(fèi)者模型,通過條件變量的控制產(chǎn)品數(shù)量的增減,調(diào)用一次生產(chǎn)者產(chǎn)品就是+1,調(diào)用一次消費(fèi)者產(chǎn)品就會(huì)-1.
"""
"""
使用 Condition 類來完成,由于它也可以像鎖機(jī)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 threading
import queue,time,random
class Goods:#產(chǎn)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 <= 0
class Producer(threading.Thread):#生產(chǎn)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(chǎn)品數(shù)量:",goods.count,"生產(chǎn)者線程")
cond.notifyAll()#喚醒所有等待的線程--》其實(shí)就是喚醒消費(fèi)者進(jìn)程
cond.release()#解鎖資源
time.sleep(self.sleeptime)
class Consumer(threading.Thread):#消費(fèi)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(chǎn)品則讓線程等待
cond.wait()
goods.sub()
print("產(chǎn)品數(shù)量:",goods.count,"消費(fèi)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(duì)列
put方法和task_done方法,queue有一個(gè)未完成任務(wù)數(shù)量num,put依次num+1,task依次num-1.任務(wù)都完成時(shí)任務(wù)結(jié)束。
import threading
import queue
import time
import random
'''
1.創(chuàng)建一個(gè) Queue.Queue() 的實(shí)例,然后使用數(shù)據(jù)對(duì)它進(jìn)行填充。
2.將經(jīng)過填充數(shù)據(jù)的實(shí)例傳遞給線程類,后者是通過繼承 threading.Thread 的方式創(chuàng)建的。
3.每次從隊(duì)列中取出一個(gè)項(xiàng)目,并使用該線程中的數(shù)據(jù)和 run 方法以執(zhí)行相應(yīng)的工作。
4.在完成這項(xiàng)工作之后,使用 queue.task_done() 函數(shù)向任務(wù)已經(jīng)完成的隊(duì)列發(fā)送一個(gè)信號(hào)。
5.對(duì)隊(duì)列執(zhí)行 join 操作,實(shí)際上意味著等到隊(duì)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(hào):",self.index,"任務(wù)",item,"完成")
self.queue.task_done()#task_done方法使得未完成的任務(wù)數(shù)量-1
q = queue.Queue(0)
'''
初始化函數(shù)接受一個(gè)數(shù)字來作為該隊(duì)列的容量,如果傳遞的是
一個(gè)小于等于0的數(shù),那么默認(rèn)會(huì)認(rèn)為該隊(duì)列的容量是無限的.
'''
for i in range(2):
jdThread(i,q).start()#兩個(gè)線程同時(shí)完成任務(wù)
for i in range(10):
q.put(i)#put方法使得未完成的任務(wù)數(shù)量+1
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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