Python学习17-多线程

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多线程开发:

  • 进程:

进程的概念:运行着的程序
每个进程至少包含一个线程
线程是操作系统创建的,用来控制代码执行的数据结构
线程就像代码的执行许可证

  • 单线程程序,主线程的入口就是代码的开头

主线程顺序往下执行,直到所有的代码都执行完

  • 多线程
  1. 一个服务窗口 = CPU的一个核
  2. 客户 = 进程(运行着的程序)
  3. 调度员 = 操作系统(dos)
  4. 服务号 = 线程
    调度员分配服务号给客户 = OS分配线程给进程代码
    服务窗口给客户办业务 = CPU核心执行线程代码
    
  • 注意点:

    • 服务窗口,在一个时间点上只能服务一个顾客业务
    • CPU核心,在一个时间点上只能执行一个线程代码
  • 调度的概念:

    • 调度员分配窗口给客户
    • 一个客户不一定占用一个窗口一直到它结束
      1. 比如需要很长时间填写表格
      2. 这时候可以让下一个客户来办理
      3. 先前的客户填好了表格,再继续
        -操作系统不会让一个线程一直占用CPU的

进程里的多线程

  • 线程库:代码通过系统调用,请求OS分配一个新的线程
  • Python里面
    • thread
    • threading(重点)
    • 都可以用来创建和管理线程
    • thread 比较底层
    • threading 是thread模块的扩展,提供了很多线程同步功能,使用起来更加方便强大

多线程的概念:

  • 代码通过系统调用,请求OS分配一个新的线程,与原来的线程并行的执行一段代码

  • 多线程给一个程序并行执行代码的能力:

    • 同时处理多个程序
    • 常见的:
      • UI线程
      • 任务线程 task exeute
  • join():哪个线程调用了join(),就等待该线程执行完,

print('main thread start')

import threading  
from time import sleep  #引入时间睡眠

def thread1_entry(nsec):
    print('child thread 1,start')
    sleep(15) #子线程停止15秒
    print('child thread 1,end') 
    #无join()的情况下:因为主线程睡眠10秒,子线程睡眠15秒,
    #所以10s后先执行主线程的print,15s后再执行子线程的此print

t1 = threading.Thread(target=thread1_entry,args=(15,))
    #创建线程对象
    #args:函数的参数,tuple型
t1.start() #启动子线程,此时主线程继续执行
sleep(10) #主线程停止10秒

t1.join()#等待t1线程结束

print('main thread end')
#执行结果
main thread start
child thread 1,start
child thread 1,end
main thread end
  • 注意点:

多线程使用共享数据

  • 共享对象的概念:
    • 高铁上的厕所
    • 某个时刻只能一个人使用
    • 进入后往往立即锁门(表示已经使用)
    • 看到的人,门口排队等待
    • 用完开锁(表示已经使用完了)
    • 排队的人中下一个去使用(重复这个过程)
  • 有些资源是某个时刻独占使用的,如果不加锁
    • 某人使用厕所
    • 另一个人也进入使用
    • 发生冲突
  • 锁保证了
    • 只有一个人去使用
    • 别人必须等待
例子:
    jcy用户在支付宝账号的余额为2000元
    他乘坐滴滴打车要扣钱
    他的余额宝会给他挣钱
    处理滴滴打车扣钱逻辑在线程#1里执行,
    处理余额宝挣钱的逻辑在线程#2里执行
    今天,他坐滴滴扣了10元,而余额宝挣的钱也是10元
    --> 线程#1和线程#2同时调用余额,造成冲突。所以要加锁
    --> 一个先调,执行完后,另一个再调

加锁:

  • 注意锁的代码位置
  • 在访问共享对象的代码前,要调用Lock对象的acquire方法,进行上锁操作。当多个线程同时执行lock.acquire()时,只有一个线程能成功的取锁,然后继续执行代码,其他线程就继续等待直到获得锁为止。
  • 访问结束后,一定要调用Lock对象的release方法,进行解锁操作。否则其他等待锁的线程将永远等待下去,成为死线程。
  • 加锁是原子操作,不会有同时加锁的情况。
#调用Lock函数,返回一个锁对象
zhifubao_lock = threading.Lock()

#在代码访问共享对象之前,加锁
#当多个线程同时执行lock.acquire()时,
#只有一个线程能成功的获取锁,然后继续执行代码
#其他线程就继续等待,直到获得锁为止。
zhifubao_lock.acquire()

#访问完共享对象 释放锁
#访问结束后,一定要调用lock对象的release方法,进行解锁操作
#否则其他等待锁的线程将永远等待下去,成为死进程
zhifubao_loce.release()
条件变量:
  • 生产者、消费者:
    • 一个线程负责让用户输入命令,存入一个List中
    • 另一个线程负责从List中取出命令,执行命令
    • 用户输入命令的速度,和执行命令的速度,谁快谁慢,还很难说
  • 负责让用户输入命令的线程:生产者,产生命令存入列表中
  • 负责执行命令的线程:消费者,取出列表中的命令
  • 采用锁来解决?
  • 条件变量的使用:
    • 线程A(消费者)通过条件变量对象等待一个条件满足,否则就睡眠式等待
    • 线程B(生产者)在条件满足时,通过条件变量通知 唤醒线程A
    • 线程A(消费者)接到通知,从睡眠中醒来,继续代码的执行
#调用Condition,返回一个条件对象,该对象包含了一个锁对象
cv = threading.Condition()

#先申请锁,条件变量包含了锁,可以使用acquire
cv.acquire()
#如果命令为空,调用wait方法,该调用会释放锁,并且阻塞在此处
#直到生产者生产出资源后,调用该条件变量的notify,唤醒自己
#一旦被唤醒,将重新获取锁(所有生产者线程此时不能对共享资源进行操作)
while commandList == []: #commandList是自定义的一个列表
    cv.wait()

#申请锁并操作后,随后调用notify,就像说有任务啦,等任务的线程来处理吧
#该调用会唤醒一个 阻塞在该条件变量上等待的消费者线程
cv.notify()

#当然也要释放一下生产者里面的锁
cv.release

其他常用线程同步技术:

  • RLock - 可重入锁
  • Semaphores - 信号量
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