Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號(hào)量、事件實(shí)例詳解
本文實(shí)例講述了Python多線程操作之互斥鎖、遞歸鎖、信號(hào)量、事件。分享給大家供大家參考,具體如下:
互斥鎖:
- 為什么要有互斥鎖:由于多線程是并行的,如果某一線程取出了某一個(gè)數(shù)據(jù)將要進(jìn)行操作,但它還沒有那么快執(zhí)行完操作,這時(shí)候如果另外一個(gè)線程也要操作這個(gè)數(shù)據(jù),那么這個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)閮纱尾僮鞫l(fā)生錯(cuò)誤
import time,threading
x=6
def run1():
print("run1我拿到了數(shù)據(jù):",x)
print("我現(xiàn)在還不想操作,先睡一下")
time.sleep(3)
print("再看一下數(shù)據(jù),穩(wěn)一穩(wěn)",x)
def run2():
global x
print("run2我拿到了數(shù)據(jù):", x)
x=5
print(x)
t1=threading.Thread(target=run1)
t2=threading.Thread(target=run2)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()

- 而多線程的互斥鎖機(jī)制本質(zhì)上是:申請(qǐng)一個(gè)鎖,A線程拿了鑰匙【acquire】之后,如果B也想拿到鑰匙是不行的,只有等A把鑰匙還回來【release】才行
- 如何使用互斥鎖:
- 定義一個(gè)鎖對(duì)象:鎖對(duì)象=threading.Lock()
- 請(qǐng)求鎖:鎖對(duì)象.acquire()
- 釋放鎖:鎖對(duì)象.release()
使用互斥鎖來更改上段代碼
import time,threading
x=6
def run1():
lock.acquire()
global x
print("run1我拿到了數(shù)據(jù),x=",x)
print("我現(xiàn)在還不想操作,先睡一下")
time.sleep(3)
print("再看一下數(shù)據(jù),穩(wěn)一穩(wěn),x=",x)
x+=1
print("run1操作完畢:x=",x)
lock.release()
def run2():
lock.acquire()
global x
print("run2我拿到了數(shù)據(jù):", x)
x+=1
print("run2操作完畢:x=",x)
lock.release()
lock=threading.Lock()#生成一個(gè)鎖對(duì)象
t1=threading.Thread(target=run1)
t2=threading.Thread(target=run2)
t1.start()
t2.start()
start_time=time.time()
t1.join()
t2.join()
print("最終的x=",x)
print(time.time()-start_time)#3.0多說明,由于受到鎖的影響,run2要等待run1釋放lock,所以變成了串行
這種互斥鎖在操作系統(tǒng)中可以稱作“臨界區(qū)”,如果想了解更多:
https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%B4%E7%95%8C%E5%8C%BA/8942134?fr=aladdin

遞歸鎖:
- 為什么要有遞歸鎖:互斥鎖本質(zhì)上是阻止其他線程進(jìn)入,如果有兩個(gè)需要阻止其他線程進(jìn)入的操作【像兩個(gè)人過獨(dú)木橋】,那么需要兩個(gè)鎖,而想要鎖上第二個(gè)如果直接用第一個(gè)鎖的acquire會(huì)失敗,因?yàn)榈谝粋€(gè)鎖還沒release,我們可以選擇再定義一個(gè)互斥鎖對(duì)象來acquire,但這僅僅是兩層的情況下,如果多層的吧,那么就需要定義好幾個(gè)互斥鎖對(duì)象了【而且由于對(duì)象變多,有時(shí)候會(huì)因?yàn)榛ハ嗾{(diào)用鎖而發(fā)生死鎖】。遞歸鎖就是為了處理這種情況,遞歸鎖對(duì)象允許多次acquire和多次release
- 發(fā)生死鎖的情況[A拿到A鎖,想要拿B鎖,B拿著B鎖,想要A鎖]
【以過獨(dú)木橋?yàn)槔浚簶蛑荒苋菀粋€(gè)人通過,A只能看得到北邊橋上有沒有人,看不到南邊橋有沒有人,當(dāng)他看到北邊橋沒人就會(huì)過橋,等到他到橋中間才能看到南邊橋有沒有人,B情況相反:【于是當(dāng)兩個(gè)人一起過橋的時(shí)候就會(huì)發(fā)生死鎖】
import threading,time
"""
A只能看得到北邊橋上有沒有人,看不到南邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到北邊橋沒人就會(huì)過橋,等到他到橋中間才能看到南邊橋有沒有人
"""
def A():
lockNorth.acquire()#拿到北邊橋的鎖
print("A過橋北")
time.sleep(3)#過橋中
lockSorth.acquire()#企圖過到南邊橋,
print("A過橋南")
time.sleep(3) # 過橋中
lockSorth.release()
lockNorth.release()
print("A過橋成功")
"""
B只能看得到南邊橋上有沒有人,看不到北邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到南邊橋沒人就會(huì)過橋,等到他到橋中間才能看到北邊橋有沒有人
"""
def B():
lockSorth.acquire() # 企圖過到南邊橋,
print("B過橋南")
time.sleep(3) # 過橋中
lockNorth.acquire() # 拿到北邊橋的鎖
print("B過橋北")
time.sleep(3) # 過橋中
lockNorth.release()
lockSorth.release()
print("B過橋成功")
lockNorth=threading.Lock()
lockSorth=threading.Lock()
tA=threading.Thread(target=A)
tB=threading.Thread(target=B)
tA.start()
tB.start()
tA.join()
tB.join()

- 遞歸鎖的本質(zhì)是:本質(zhì)上還是一個(gè)鎖,但如果在一個(gè)線程里面可以多次acquire?!疽?yàn)橹挥幸粋€(gè)鎖,所以不會(huì)發(fā)生互相調(diào)用的死鎖,而因?yàn)榭梢远啻握{(diào)用,所以可以鎖多次】
- 如何使用遞歸鎖:
- 定義一個(gè)鎖對(duì)象:遞歸鎖對(duì)象=threading.RLock()
- 請(qǐng)求鎖:鎖對(duì)象.acquire()
- 釋放鎖:鎖對(duì)象.release()
使用遞歸鎖來解決上面的死鎖問題:
import threading,time
"""
A只能看得到北邊橋上有沒有人,看不到南邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到北邊橋沒人就會(huì)過橋,等到他到橋中間才能看到南邊橋有沒有人
"""
def A():
lock.acquire()#拿到北邊橋的鎖
print("A過橋北")
time.sleep(3)#過橋中
lock.acquire()#企圖過到南邊橋,
print("A過橋南")
time.sleep(3) # 過橋中
lock.release()
lock.release()
print("A過橋成功")
"""
B只能看得到南邊橋上有沒有人,看不到北邊橋有沒有人,
當(dāng)他看到南邊橋沒人就會(huì)過橋,等到他到橋中間才能看到北邊橋有沒有人
"""
def B():
lock.acquire() # 拿南橋鎖,
print("B過橋南")
time.sleep(3) # 過橋中
lock.acquire() # 企圖拿北橋的鎖
print("B過橋北")
time.sleep(3) # 過橋中
lock.release()
lock.release()
print("B過橋成功")
lock=threading.RLock()
tA=threading.Thread(target=A)
tB=threading.Thread(target=B)
tA.start()
tB.start()
tA.join()
tB.join()

【由于本質(zhì)是一把鎖,A拿到鎖后,B要等待】
信號(hào)量:
- 什么是信號(hào)量:

信號(hào)量可以限制進(jìn)入的線程的數(shù)量。
- 如何使用信號(hào)量:
- 創(chuàng)建信號(hào)量對(duì)象:信號(hào)量對(duì)象=threading.BoundedSemaphore(x),x是限制進(jìn)程的數(shù)量
- 當(dāng)有進(jìn)程需要進(jìn)入的時(shí)候,調(diào)用acquire()來減少信號(hào)量:信號(hào)量對(duì)象.acquire()
- 當(dāng)有進(jìn)程離開的時(shí)候,調(diào)用release()來增加信號(hào)量:信號(hào)量對(duì)象.release()
import threading,time
def run():
s.acquire()
print("hello")
time.sleep(1.5)
s.release()
s=threading.BoundedSemaphore(3)#限制3個(gè)
threading_list=[]
for i in range(12):#創(chuàng)建12個(gè)線程
obj=threading.Thread(target=run)
obj.setDaemon(True) # 設(shè)置守護(hù)線程,避免干擾主線程運(yùn)行,并行等待
obj.start()
for i in range(4):
print("")#為了把結(jié)果分割,可以清楚看出分為了三組
time.sleep(1.5)
#結(jié)果分為三組是因?yàn)檫\(yùn)行的太快了,三個(gè)線程裝入的時(shí)間差太小

事件:
- 什么是事件:當(dāng)發(fā)生線程發(fā)生一件事的時(shí)候如果要提醒另外一個(gè)線程,使用事件。雙方共享該事件對(duì)象【等待的一方會(huì)阻塞而進(jìn)行等待】,當(dāng)一方更改事件對(duì)象的時(shí)候,另外一方也能知道【以讀者-寫者為例:讀者要等寫者告訴他去讀才會(huì)去讀,寫者寫完后要設(shè)置一個(gè)事件,當(dāng)該事件設(shè)置時(shí),讀者就會(huì)來讀】
- 如何使用事件:
- 創(chuàng)建事件對(duì)象:事件對(duì)象=threading.Event()
- 設(shè)置事件:事件對(duì)象.set() 判斷事件是否set:事件對(duì)象.is_set(),等待事件set:事件對(duì)象.wait()
- 清除事件:事件對(duì)象.clear()
import threading,time
def read():
while True:
if event.is_set():
print("事件已設(shè)置,我要讀了!!!!")
time.sleep(1)
else:#事件未設(shè)置
print("還沒寫好,我要等咯")
event.wait()#那么就等著咯
#如果等到了
print("終于等到了!那么我又可以讀了")
time.sleep(1)
def write():
event.clear()#初始設(shè)空
while True:
time.sleep(3)#寫
event.set()#設(shè)置事件,一旦set,那么讀者wait就有返回了,讀者可以繼續(xù)運(yùn)行了
print("write:寫好了")
time.sleep(2)#等人讀
event.clear()#清除事件
event=threading.Event() #創(chuàng)建事件對(duì)象
t1=threading.Thread(target=write)
t2=threading.Thread(target=read)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
"""結(jié)果顯示:讀者確實(shí)一直在等待寫者寫好"""

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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。
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