2. 程式人生 > >Python高階程式設計（四）多執行緒

Python高階程式設計（四）多執行緒

阿新 • • 發佈：2018-11-30

Python 多執行緒

多執行緒類似於同時執行多個不同程式，多執行緒執行有如下優點：

  • 使用執行緒可以把佔據長時間的程式中的任務放到後臺去處理。
  • 使用者介面可以更加吸引人，這樣比如使用者點選了一個按鈕去觸發某些事件的處理，可以彈出一個進度條來顯示處理的進度
  • 程式的執行速度可能加快
  • 在一些等待的任務實現上如使用者輸入、檔案讀寫和網路收發資料等，執行緒就比較有用了。在這種情況下我們可以釋放一些珍貴的資源如記憶體佔用等等。

執行緒在執行過程中與程序還是有區別的。每個獨立的執行緒有一個程式執行的入口、順序執行序列和程式的出口。但是執行緒不能夠獨立執行，必須依存在應用程式中，由應用程式提供多個執行緒執行控制。
每個執行緒都有他自己的一組CPU暫存器，稱為執行緒的上下文，該上下文反映了執行緒上次執行該執行緒的CPU暫存器的狀態。
指令指標和堆疊指標暫存器是執行緒上下文中兩個最重要的暫存器，執行緒總是在程序得到上下文中執行的，這些地址都用於標誌擁有執行緒的程序地址空間中的記憶體。

  • 執行緒可以被搶佔（中斷）。
  • 在其他執行緒正在執行時，執行緒可以暫時擱置（也稱為睡眠） – 這就是執行緒的退讓。

開始學習Python執行緒

Python中使用執行緒有兩種方式：函式或者用類來包裝執行緒物件。
函式式：呼叫thread模組中的start_new_thread()函式來產生新執行緒。語法如下:

thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

引數說明:
function - 執行緒函式。
args - 傳遞給執行緒函式的引數,他必須是個tuple型別。
kwargs - 可選引數。
例項：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import thread
import time

# 為執行緒定義一個函式
def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print "%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )

# 建立兩個執行緒
try:
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1"
 
, 2, ) )
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
   print "Error: unable to start thread"

while 1:
   pass

執行以上程式輸出結果如下：

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:17 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:19 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:19 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:21 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:23 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:23 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:25 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:27 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:31 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:35 2009

執行緒的結束一般依靠執行緒函式的自然結束；也可以線上程函式中呼叫thread.exit()，他丟擲SystemExit exception，達到退出執行緒的目的。

執行緒模組
Python通過兩個標準庫thread和threading提供對執行緒的支援。thread提供了低級別的、原始的執行緒以及一個簡單的鎖。thread 模組提供的其他方法：

  • threading.currentThread(): 返回當前的執行緒變數。
  • threading.enumerate():
    返回一個包含正在執行的執行緒的list。正在執行指執行緒啟動後、結束前，不包括啟動前和終止後的執行緒。
  • threading.activeCount():
    返回正在執行的執行緒數量，與len(threading.enumerate())有相同的結果。

除了使用方法外，執行緒模組同樣提供了Thread類來處理執行緒，Thread類提供了以下方法:

  • run(): 用以表示執行緒活動的方法。
  • start():啟動執行緒活動。
  • join([time]): 等待至執行緒中止。這阻塞呼叫執行緒直至執行緒的join()
    方法被呼叫中止-正常退出或者丟擲未處理的異常-或者是可選的超時發生。
  • isAlive(): 返回執行緒是否活動的。
  • getName(): 返回執行緒名。
  • setName(): 設定執行緒名。

使用Threading模組建立執行緒

使用Threading模組建立執行緒，直接從threading.Thread繼承，然後重寫init方法和run方法：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):   #繼承父類threading.Thread
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):                   #把要執行的程式碼寫到run函式裡面 執行緒在建立後會直接執行run函式 
        print "Starting " + self.name
        print_time(self.name, self.counter, 5)
        print "Exiting " + self.name

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        if exitFlag:
            thread.exit()
        time.sleep(delay)
        print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
        counter -= 1

# 建立新執行緒
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# 開啟執行緒
thread1.start()
thread2.start()

print "Exiting Main Thread"

以上程式執行結果如下；

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Exiting Main Thread
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:03 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:04 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:04 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:05 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:06 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:06 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:07 2013
Exiting Thread-1
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:08 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:10 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:12 2013
Exiting Thread-2

執行緒同步

如果多個執行緒共同對某個資料修改，則可能出現不可預料的結果，為了保證資料的正確性，需要對多個執行緒進行同步。
使用Thread物件的Lock和Rlock可以實現簡單的執行緒同步，這兩個物件都有acquire方法和release方法，對於那些需要每次只允許一個執行緒操作的資料，可以將其操作放到acquire和release方法之間。如下：
多執行緒的優勢在於可以同時執行多個任務（至少感覺起來是這樣）。但是當執行緒需要共享資料時，可能存在資料不同步的問題。
考慮這樣一種情況：一個列表裡所有元素都是0，執行緒”set”從後向前把所有元素改成1，而執行緒”print”負責從前往後讀取列表並列印。
那麼，可能執行緒”set”開始改的時候，執行緒”print”便來列印列表了，輸出就成了一半0一半1，這就是資料的不同步。為了避免這種情況，引入了鎖的概念。
鎖有兩種狀態——鎖定和未鎖定。每當一個執行緒比如”set”要訪問共享資料時，必須先獲得鎖定；如果已經有別的執行緒比如”print”獲得鎖定了，那麼就讓執行緒”set”暫停，也就是同步阻塞；等到執行緒”print”訪問完畢，釋放鎖以後，再讓執行緒”set”繼續。
經過這樣的處理，列印列表時要麼全部輸出0，要麼全部輸出1，不會再出現一半0一半1的尷尬場面。
例項：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import threading
import time

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print "Starting " + self.name
       # 獲得鎖，成功獲得鎖定後返回True
       # 可選的timeout引數不填時將一直阻塞直到獲得鎖定
       # 否則超時後將返回False
        threadLock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter, 3)
        # 釋放鎖
        threadLock.release()

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        time.sleep(delay)
        print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
        counter -= 1

threadLock = threading.Lock()
threads = []

# 建立新執行緒
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# 開啟新執行緒
thread1.start()
thread2.start()

# 新增執行緒到執行緒列表
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

# 等待所有執行緒完成
for t in threads:
    t.join()
print "Exiting Main Thread"

執行緒優先順序佇列（ Queue）

Python的Queue模組中提供了同步的、執行緒安全的佇列類，包括FIFO（先入先出)佇列Queue，LIFO（後入先出）佇列LifoQueue，和優先順序佇列PriorityQueue。這些佇列都實現了鎖原語，能夠在多執行緒中直接使用。可以使用佇列來實現執行緒間的同步。
Queue模組中的常用方法:

  • Queue.qsize() 返回佇列的大小
  • Queue.empty() 如果佇列為空，返回True,反之False
  • Queue.full() 如果佇列滿了，返回True,反之False
  • Queue.full 與 maxsize 大小對應
  • Queue.get([block[, timeout]])獲取佇列，timeout等待時間
  • Queue.get_nowait() 相當Queue.get(False)
  • Queue.put(item) 寫入佇列，timeout等待時間
  • Queue.put_nowait(item) 相當Queue.put(item, False)
  • Queue.task_done() 在完成一項工作之後，Queue.task_done()函式向任務已經完成的佇列傳送一個訊號
  • Queue.join() 實際上意味著等到佇列為空，再執行別的操作

例項:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import Queue
import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, q):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.q = q
    def run(self):
        print "Starting " + self.name
        process_data(self.name, self.q)
        print "Exiting " + self.name

def process_data(threadName, q):
    while not exitFlag:
        queueLock.acquire()
        if not workQueue.empty():
            data = q.get()
            queueLock.release()
            print "%s processing %s" % (threadName, data)
        else:
            queueLock.release()
        time.sleep(1)

threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = Queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1

# 建立新執行緒
for tName in threadList:
    thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
    thread.start()
    threads.append(thread)
    threadID += 1

# 填充佇列
queueLock.acquire()
for word in nameList:
    workQueue.put(word)
queueLock.release()

# 等待佇列清空
while not workQueue.empty():
    pass

# 通知執行緒是時候退出
exitFlag = 1

# 等待所有執行緒完成
for t in threads:
    t.join()
print "Exiting Main Thread"
以上程式執行結果：
Starting Thread-1
Starting Thread-2
Starting Thread-3
Thread-1 processing One
Thread-2 processing Two
Thread-3 processing Three
Thread-1 processing Four
Thread-2 processing Five
Exiting Thread-3
Exiting Thread-1
Exiting Thread-2
Exiting Main Thread

相關推薦

Python高階程式設計（四）多執行緒

Python 多執行緒 多執行緒類似於同時執行多個不同程式，多執行緒執行有如下優點： 使用執行緒可以把佔據長時間的程式中的任務放到後臺去處理。 使用者介面可以更加吸引人，這樣比如使用者點選了一個按鈕去觸發某些事件的處理，可以彈出一個進度條來顯示處理的進度 程式的執

Java併發程式設計（二）多執行緒四種實現方式

Java實現多執行緒的方式 Java實現多執行緒的方式有4種： 繼承Thread方法、實現Runnable介面、實現Callable介面並通過FutureTask建立執行緒、使用ExecutorService。 其中，前兩種執行緒執行結果沒有返回值，後兩種是有返回值的。 1、繼承Th

MFC筆記（四）——多執行緒程式設計1:模組、程序、執行緒間的基本概念

一、模組、程序、執行緒 1.1 模組         一段可執行的程式（包括EXE和DLL），其程式程式碼、資料、資源被載入到記憶體中，由系統建立一個數據結構來管理它。這段程式就是一個模組。這裡所說

MFC筆記（四）——多執行緒程式設計3：用_beginthreadex()來代替使用CreateThread()

        CreateThread()函式是Windows提供的API介面，在C/C++語言另有一個建立執行緒的函式_beginthreadex()，在很多書上（包括《Windows核心程式設計》）提到過儘量使用_begin

MFC筆記（四）——多執行緒程式設計2:建立執行緒

2.1 CreateThread（） （1）函式原型：建立執行緒 HANDLE WINAPI CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, SIZE_T dwStackSize, LPTHREAD_STA

（四）多執行緒說學逗唱：執行緒險惡，變數和執行緒安全不得不防

（一）多執行緒說學逗唱：關於執行緒那不得不說的二三事 （二）多執行緒說學逗唱：新手村偶遇Thread類 （三）多執行緒說學逗唱：村口的老R頭是個掃地僧（Runnable） 出了新手村，以後的路可就不那麼好走了，到底現在也是個江湖人，都必須經歷點困難挫折，要不以後拿什

Java併發程式設計（二）多執行緒程式設計

在上一節，我們介紹了程序與執行緒的概念，接下來介紹如何使用多執行緒（暫不介紹多程序）。 2. Thread物件 每個執行緒都對應一個Thread例項，存在兩種策略使用Thread類來建立併發程式。 直接進行執行緒的建立和管理，也就是當需要開啟一個非同

併發程式設計（一）多執行緒基礎

目錄 併發程式設計（一）多執行緒基礎 1、程序和執行緒的概念 2、為什麼要使用多執行緒 3、多執行緒使用的場景 4、多執行緒建立方式 4.1、繼承Thread類 4.2、實現Runable介面 4.3、匿名內部類 4.4、執行緒池（後面細說）

C#網路程式設計（二）------多執行緒socket例項

伺服器端程式碼： using System;   using System.Collections.Generic;   using System.Linq;   using System.Text;   using System.Net;   using Sys

python進階（9）多執行緒

# 什麼是執行緒？ 執行緒也叫`輕量級程序`，是作業系統能夠進行`運算排程`的`最小`單位，它被包涵在程序之中，是程序中的實際運作單位。執行緒自己不擁有`系統資源`，只擁有一點兒在執行中必不可少的資源，但它可與同屬一個程序的其他執行緒共享程序所擁有的全部資源。一個執行緒可以建立和撤銷另一個執行緒，同一個程序中

python高階（二）——多工（一）執行緒（2）多執行緒UDP聊天器

import socket import threading def recv_msg(udp_socket): # 接收資料 while True: recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) print(recv

Python高階程式設計（五）XML解析

Python XML解析 什麼是XML？ XML 指可擴充套件標記語言（eXtensible Markup Language）。 你可以通過本站學習XML教程 XML 被設計用來傳輸和儲存資料。 XML是一套定義語義標記的規則，這些標記將文件分成許多部件並對這些部件加以標識。

Python高階程式設計（三）資料庫

python操作mysql資料庫 Python 標準資料庫介面為 Python DB-API，Python DB-API為開發人員提供了資料庫應用程式設計介面。 Python 資料庫介面支援非常多的資料庫，你可以選擇適合你專案的資料庫： GadFly mSQL

Python高階程式設計（二）正則表示式

Python正則表示式 正則表示式是一個特殊的字元序列，它能幫助你方便的檢查一個字串是否與某種模式匹配。 Python 自1.5版本起增加了re 模組，它提供 Perl 風格的正則表示式模式。 re 模組使 Python 語言擁有全部的正則表示式功能。 compile 函式根據一個

（2.1.2.4）Java多執行緒（四）、執行緒池

系統啟動一個新執行緒的成本是比較高的，因為它涉及到與作業系統的互動。在這種情況下，使用執行緒池可以很好的提供效能，尤其是當程式中需要建立大量生存期很短暫的執行緒時，更應該考慮使用執行緒池。 與資料庫連線池類似的是，執行緒池在系統啟動時即建立大量空閒的執行緒，程

非同步程式設計學習之路（三）-多執行緒之間的協作與通訊

本文是非同步程式設計學習之路（三）-多執行緒之間的協作與通訊，若要關注前文，請點選傳送門： 非同步程式設計學習之路（二）-通過Synchronize實現執行緒安全的多執行緒 通過前文，我們學習到如何實現同步的多執行緒，但是在很多情況下，僅僅同步是不夠的，還需要執行緒與執行緒協作(通訊)，生產

《Java多執行緒程式設計核心技術》（一）多執行緒技能

最近閱讀了一本《Java多執行緒程式設計核心技術》，總結了一下每章的知識點： 第一章，java多執行緒技能 知識點： 1，實現多執行緒程式設計的方式主要有兩種：一是繼承Thread類，重新r

java 併發程式設計學習筆記（九）多執行緒併發拓展

                                         多執行緒

Java多執行緒程式設計-（7）-使用執行緒池實現執行緒的複用和一些坑的避免

原文出自 : https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/78253096 執行緒複用：執行緒池 首先舉個例子： 假設這裡有一個系統，大概每秒需要處理5萬條資料，這5萬條資料為一個批次，而這沒秒傳送的5萬條資料

Java多執行緒（四）、執行緒池

系統啟動一個新執行緒的成本是比較高的，因為它涉及到與作業系統的互動。在這種情況下，使用執行緒池可以很好的提供效能，尤其是當程式中需要建立大量生存期很短暫的執行緒時，更應該考慮使用執行緒池。 與資料庫連線池類似的是，執行緒池在系統啟動時即建立大量空閒的執行緒，程式將一個Runnable物件傳給