關於阻塞主執行緒

join的錯誤用法

Thread.join() 作用為阻塞主執行緒,即在子執行緒未返回的時候,主執行緒等待其返回然後再繼續執行.

join不能與start在迴圈裡連用
以下為錯誤程式碼,程式碼建立了5個執行緒,然後用一個迴圈啟用執行緒,啟用之後令其阻塞主執行緒.

threads = [Thread() for i in range(5)]
for thread in threads:
    thread.start()
    thread.join()

執行過程:
1. 第一次迴圈中,主執行緒通過start函式啟用執行緒1,執行緒1進行計算.
2. 由於start函式不阻塞主執行緒,線上程1進行運算的同時,主執行緒向下執行join函式.
3. 執行join之後,主執行緒被執行緒1阻塞,線上程1返回結果之前,主執行緒無法執行下一輪迴圈.
4. 執行緒1計算完成之後,解除對主執行緒的阻塞.
5. 主執行緒進入下一輪迴圈,啟用執行緒2並被其阻塞…

如此往復,可以看出,本來應該併發的五個執行緒,在這裡變成了順序佇列,效率和單執行緒無異.

join的正確用法

使用兩個迴圈分別處理start和join函式.即可實現併發.

threads = [Thread() for i in range(5)]
for thread in threads:
    thread.start()
for thread in threads:
    thread.join()

time.sleep代替join進行除錯

之前在一些專案裡看到過這樣的程式碼,使用time.sleep代替join手動阻塞主執行緒.
在所有子執行緒返回之前,主執行緒陷入無線迴圈而不能退出.

for thread in threads:
    thread.start()
while 1:
    if thread_num == 0:
        break
    time.sleep(0.01)

關於執行緒鎖(threading.Lock)

單核CPU+PIL是否還需要鎖?

非原子操作 count = count + 1 理論上是執行緒不安全的.
使用3個執行緒同時執行上述操作改變全域性變數count的值,並檢視程式執行結果.
如果結果正確,則表示未出現執行緒衝突.

使用以下程式碼測試

# -*- coding: utf-8 -*-

import threading
import
 
 time

count = 0


class Counter(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        self.thread_name = name
        super(Counter, self).__init__(name=name)

    def run(self):
        global count
        for i in xrange(100000):
            count = count + 1


counters = [Counter('thread:%s' % i) for i in range(5)]

for counter in counters:
    counter.start()

time.sleep(5)
print 'count=%s' % count

執行結果:count=275552

事實上每次執行結果都不相同且不正確,這證明單核CPU+PIL仍無法保證執行緒安全,需要加鎖.

加鎖後的正確程式碼:

# -*- coding: utf-8 -*-

import threading
import time

count = 0
lock = threading.Lock()


class Counter(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        self.thread_name = name
        self.lock = threading.Lock()
        super(Counter, self).__init__(name=name)

    def run(self):
        global count
        global lock
        for i in xrange(100000):
            lock.acquire()
            count = count + 1
            lock.release()


counters = [Counter('thread:%s' % i) for i in range(5)]

for counter in counters:
    counter.start()

time.sleep(5)
print 'count=%s' % count

結果: count=500000

注意鎖的全域性性

這是一個簡單的Python語法問題,但在邏輯複雜時有可能被忽略.
要保證鎖對於多個子執行緒來說是共用的,即不要在Thread的子類內部建立鎖.

以下為錯誤程式碼

# -*- coding: utf-8 -*-

import threading
import time

count = 0
# lock = threading.Lock() # 正確的宣告位置

class Counter(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        self.thread_name = name
        self.lock = threading.Lock() # 錯誤的宣告位置
        super(Counter, self).__init__(name=name)

    def run(self):
        global count
        for i in xrange(100000):
            self.lock.acquire()
            count = count + 1
            self.lock.release()


counters = [Counter('thread:%s' % i) for i in range(5)]

for counter in counters:
    print counter.thread_name
    counter.start()

time.sleep(5)
print 'count=%s' % count