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Python threading模組condition原理及執行流程詳解

Condition的處理流程如下:

首先acquire一個條件變數,然後判斷一些條件。

  • 如果條件不滿足則wait;
  • 如果條件滿足,進行一些處理改變條件後,通過notify方法通知其他執行緒,其他處於wait狀態的執行緒接到通知後會重新判斷條件。
  • 不斷的重複這一過程,從而解決複雜的同步問題。

Condition的基本原理如下:

可以認為Condition物件維護了一個鎖(Lock/RLock)和一個waiting池。執行緒通過acquire獲得Condition物件,當呼叫wait方法時,執行緒會釋放Condition內部的鎖並進入blocked狀態,同時在waiting池中記錄這個執行緒。當呼叫notify方法時,Condition物件會從waiting池中挑選一個執行緒,通知其呼叫acquire方法嘗試取到鎖。

Condition物件的建構函式可以接受一個Lock/RLock物件作為引數,如果沒有指定,則Condition物件會在內部自行建立一個RLock。

除了notify方法外,Condition物件還提供了notifyAll方法,可以通知waiting池中的所有執行緒嘗試acquire內部鎖。由於上述機制,處於waiting狀態的執行緒只能通過notify方法喚醒,所以notifyAll的作用在於防止有的執行緒永遠處於沉默狀態。

演示條件變數同步的經典問題是生產者與消費者問題:假設有一群生產者(Producer)和一群消費者(Consumer)通過一個市場來互動產品。生產者的”策略“是如果市場上剩餘的產品少於1000個,那麼就生產100個產品放到市場上;而消費者的”策略“是如果市場上剩餘產品的數量多餘100個,那麼就消費3個產品。用Condition解決生產者與消費者問題的程式碼如下:

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Wed Nov 28 17:15:29 2018

@author: 18665
"""

import threading
import time

class Producer(threading.Thread):
  # 生產者函式
  def run(self):
    global count
    while True:
      if con.acquire():
        # 當count 小於等於1000 的時候進行生產
        if count > 1000:
          con.wait()
        else:
          count = count+100
          msg = self.name+' produce 100,count=' + str(count)
          print(msg)
          # 完成生成後喚醒waiting狀態的執行緒,
          # 從waiting池中挑選一個執行緒,通知其呼叫acquire方法嘗試取到鎖
          con.notify()
        con.release()
        time.sleep(1)

class Consumer(threading.Thread):
  # 消費者函式
  def run(self):
    global count
    while True:
      # 當count 大於等於100的時候進行消費
      if con.acquire():
        if count < 100:
          con.wait()
        
        else:
          count = count-5
          msg = self.name+' consume 5,count='+str(count)
          print(msg)
          con.notify()
          # 完成生成後喚醒waiting狀態的執行緒,
          # 從waiting池中挑選一個執行緒,通知其呼叫acquire方法嘗試取到鎖
        con.release()
        time.sleep(1)

count = 500
con = threading.Condition()

def test():
  for i in range(2):
    p = Producer()
    p.start()
  for i in range(5):
    c = Consumer()
    c.start()
if __name__ == '__main__':
  test()

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支援我們。