python 實現執行緒之間的通訊示例
前言：因為GIL的限制，python的執行緒是無法真正意義上並行的。相對於非同步程式設計，其效能可以說不是一個等量級的。為什麼我們還要學習多執行緒程式設計呢，雖然說非同步程式設計好處多，但程式設計也較為複雜，邏輯不容易理解，學習成本和維護成本都比較高。畢竟我們大部分人還是適應同步編碼的，除非一些需要高效能處理的地方採用非同步。
首先普及下程序和執行緒的概念：
程序：程序是作業系統資源分配的基本單位。
執行緒：執行緒是任務排程和執行的基本單位。
一個應用程式至少一個程序，一個程序至少一個執行緒。
兩者區別：同一程序內的執行緒共享本程序的資源如記憶體、I/O、cpu等，但是程序之間的資源是獨立的。
一、多執行緒
python 可以通過 thread 或 threading 模組實現多執行緒，threading 相比 thread 提供了更高階、更全面的執行緒管理。我們下文主要以 threading 模組介紹多執行緒的基本用法。
import threading
import time
class thread(threading.Thread):
def __init__(self,threadname):
threading.Thread.__init__(self,name='執行緒' + threadname)
def run(self):
print('%s:Now timestamp is %s'%(self.name,time.time()))
threads = []
for a in range(int(5)): # 執行緒個數
threads.append(thread(str(a)))
for t in threads: # 開啟執行緒
t.start()
for t in threads: # 阻塞執行緒
t.join()
print('END')
輸出：
執行緒3:Now timestamp is 1557386184.7574518
執行緒2:Now timestamp is 1557386184.7574518
執行緒0:Now timestamp is 1557386184.7574518
執行緒1:Now timestamp is 1557386184.7574518
執行緒4:Now timestamp is 1557386184.7582724
END
start() 方法開啟子執行緒。執行多次 start() 方法代表開啟多個子執行緒。
join() 方法用來阻塞主執行緒，等待子執行緒執行完成。舉個例子，主執行緒A建立了子執行緒B，並使用了 join() 方法，主執行緒A在 join() 處就被阻塞了，等待子執行緒B完成後，主執行緒A才能執行 print('END')。如果沒有使用 join() 方法，主執行緒A建立子執行緒B後，不會等待子執行緒B，直接執行 print('END')，如下：
import threading
import time
class thread(threading.Thread):
def __init__(self,name='執行緒' + threadname)
def run(self):
time.sleep(1)
print('%s:Now timestamp is %s'%(self.name,time.time()))
threads = []
for a in range(int(5)): # 執行緒個數
threads.append(thread(str(a)))
for t in threads: # 開啟執行緒
t.start()
# for t in threads: # 阻塞執行緒
# t.join()
print('END')
輸出：
END
執行緒0:Now timestamp is 1557386321.376941
執行緒3:Now timestamp is 1557386321.377937
執行緒1:Now timestamp is 1557386321.377937
執行緒2:Now timestamp is 1557386321.377937
執行緒4:Now timestamp is 1557386321.377937
二、執行緒之間的通訊
1.threading.Lock()
如果多個執行緒對某一資源同時進行修改，可能會存在不可預知的情況。為了修改資料的正確性，需要把這個資源鎖住，只允許執行緒依次排隊進去獲取這個資源。當執行緒A操作完後，釋放鎖，執行緒B才能進入。如下指令碼是開啟多個執行緒修改變數的值，但輸出結果每次都不一樣。
import threading
money = 0
def Order(n):
global money
money = money + n
money = money - n
class thread(threading.Thread):
def __init__(self,name='執行緒' + threadname)
self.threadname = int(threadname)
def run(self):
for i in range(1000000):
Order(self.threadname)
t1 = thread('1')
t2 = thread('5')
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print(money)
接下來我們用 threading.Lock() 鎖住這個變數，等操作完再釋放這個鎖。lock.acquire() 給資源加一把鎖，對資源處理完成之後，lock.release() 再釋放鎖。以下指令碼執行結果都是一樣的，但速度會變慢，因為執行緒只能一個個的通過。
import threading
money = 0
def Order(n):
global money
money = money + n
money = money - n
class thread(threading.Thread):
def __init__(self,name='執行緒' + threadname)
self.threadname = int(threadname)
def run(self):
for i in range(1000000):
lock.acquire()
Order(self.threadname)
lock.release()
# print('%s:Now timestamp is %s'%(self.name,time.time()))
lock = threading.Lock()
t1 = thread('1')
t2 = thread('5')
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print(money)
2.threading.Rlock()
用法和 threading Lock() 一致，區別是 threading.Rlock() 允許多次鎖資源，acquire() 和 release() 必須成對出現，也就是說加了幾把鎖就得釋放幾把鎖。
lock = threading.Lock()
# 死鎖
lock.acquire()
lock.acquire()
print('...')
lock.release()
lock.release()
rlock = threading.RLock()
# 同一執行緒內不會阻塞執行緒
rlock.acquire()
rlock.acquire()
print('...')
rlock.release()
rlock.release()
3.threading.Condition()
threading.Condition() 可以理解為更加高階的鎖，比 Lock 和 Rlock 的用法更高階，能處理一些複雜的執行緒同步問題。threading.Condition() 建立一把資源鎖（預設是Rlock），提供 acquire() 和 release() 方法，用法和 Rlock 一致。此外 Condition 還提供 wait()、Notify() 和 NotifyAll() 方法。
wait()：執行緒掛起，直到收到一個 Notify() 通知或者超時（可選引數），wait() 必須線上程得到 Rlock 後才能使用。
Notify() ：線上程掛起的時候，傳送一個通知，讓 wait() 等待執行緒繼續執行，Notify() 也必須線上程得到 Rlock 後才能使用。 Notify(n=1)，最多喚醒 n 個執行緒。
NotifyAll() ：線上程掛起的時候，傳送通知，讓所有 wait() 阻塞的執行緒都繼續執行。
舉例說明下 Condition() 使用
import threading,time
def TestA():
cond.acquire()
print('李白：看見一個敵人，請求支援')
cond.wait()
print('李白：好的')
cond.notify()
cond.release()
def TestB():
time.sleep(2)
cond.acquire()
print('亞瑟：等我...')
cond.notify()
cond.wait()
print('亞瑟：我到了，發起衝鋒...')
if __name__=='__main__':
cond = threading.Condition()
testA = threading.Thread(target=TestA)
testB = threading.Thread(target=TestB)
testA.start()
testB.start()
testA.join()
testB.join()
輸出
李白：看見一個敵人，請求支援
亞瑟：等我...
李白：好的
亞瑟：我到了，發起衝鋒...
4.threading.Event()
threading.Event() 原理是線上程中立了一個 Flag ，預設值是 False ，當一個或多個執行緒遇到 event.wait() 方法時阻塞，直到 Flag 值 變為 True 。threading.Event() 通常用來實現執行緒之間的通訊，使一個執行緒等待其他執行緒的通知 ，把 Event 傳遞到執行緒物件中。
event.wait() ：阻塞執行緒，直到 Flag 值變為 True
event.set() ：設定 Flag 值為 True
event.clear() ：修改 Flag 值為 False
event.isSet() : 僅當 Flag 值為 True 時返回
下面這個例子，主執行緒啟動子執行緒後 sleap 2秒，子執行緒因為 event.wait() 被阻塞。當主執行緒醒來後執行 event.set() ，子執行緒才繼續執行，兩者輸出時間差 2s。
import threading
import datetime,time
class thread(threading.Thread):
def __init__(self,name='執行緒' + threadname)
self.threadname = int(threadname)
def run(self):
event.wait()
print('子執行緒執行時間：%s'%datetime.datetime.now())
if __name__ == '__main__':
event = threading.Event()
t1 = thread('0')
#啟動子執行緒
t1.start()
print('主執行緒執行時間：%s'%datetime.datetime.now())
time.sleep(2)
# Flag設定成True
event.set()
t1.join()
輸出
主執行緒執行時間：2019-05-30 15:51:49.690872
子執行緒執行時間：2019-05-30 15:51:51.691523
5.其他方法
threading.active_count()：返回當前存活的執行緒物件的數量
threading.current_thread()：返回當前執行緒物件
threading.enumerate()：返回當前所有執行緒物件的列表
threading.get_ident()：返回執行緒pid
threading.main_thread()：返回主執行緒物件
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。