天天看点

Python中 threading 模块

 今天来学习Python中另一个操作线程的模块:threading。threading通过对thread模块进行二次封装,提供了更方便的API来操作线程。今天内容比较多,闲话少说,现在就开始切入正题!

threading.Thread

  Thread 是threading模块中最重要的类之一,可以使用它来创建线程。有两种方式来创建线程:一种是通过继承Thread类,重写它的run方法;另一种是 创建一个threading.Thread对象,在它的初始化函数(__init__)中将可调用对象作为参数传入。下面分别举例说明。先来看看通过继承 threading.Thread类来创建线程的例子:

  1. #coding=gbk  
  2. import threading, time, random  
  3. count = 0  
  4. class Counter(threading.Thread):  
  5.     def __init__(self, lock, threadName):  
  6.         '''''@summary: 初始化对象。 
  7.         @param lock: 琐对象。 
  8.         @param threadName: 线程名称。 
  9.         '''  
  10.         super(Counter, self).__init__(name = threadName)  #注意:一定要显式的调用父类的初始  
  11. 化函数。  
  12.         self.lock = lock  
  13.     def run(self):  
  14.         '''''@summary: 重写父类run方法,在线程启动后执行该方法内的代码。 
  15.         global count  
  16.         self.lock.acquire()  
  17.         for i in xrange(10000):  
  18.             count = count + 1  
  19.         self.lock.release()  
  20. lock = threading.Lock()  
  21. for i in range(5):   
  22.     Counter(lock, "thread-" + str(i)).start()  
  23. time.sleep(2)   #确保线程都执行完毕  
  24. print count  

#coding=gbk import threading, time, random count = 0 class Counter(threading.Thread): def __init__(self, lock, threadName): '''@summary: 初始化对象。 @param lock: 琐对象。 @param threadName: 线程名称。 ''' super(Counter, self).__init__(name = threadName) #注意:一定要显式的调用父类的初始 化函数。 self.lock = lock def run(self): '''@summary: 重写父类run方法,在线程启动后执行该方法内的代码。 ''' global count self.lock.acquire() for i in xrange(10000): count = count + 1 self.lock.release() lock = threading.Lock() for i in range(5): Counter(lock, "thread-" + str(i)).start() time.sleep(2) #确保线程都执行完毕 print count

  在代码中,我们创建了一个Counter类,它继承了threading.Thread。初始化函数接收两个参数,一个是琐对象,另一个是线程 的名称。在Counter中,重写了从父类继承的run方法,run方法将一个全局变量逐一的增加10000。在接下来的代码中,创建了五个 Counter对象,分别调用其start方法。最后打印结果。这里要说明一下run方法 和start方法: 它们都是从Thread继承而来的,run()方法将在线程开启后执行,可以把相关的逻辑写到run方法中(通常把run方法称为活动[Activity]。);start()方法用于启动线程。

  再看看另外一种创建线程的方法:

  1. def doAdd():  
  2.     '''''@summary: 将全局变量count 逐一的增加10000。 
  3.     '''  
  4.     global count, lock  
  5.     lock.acquire()  
  6.     for i in xrange(10000):  
  7.         count = count + 1  
  8.     lock.release()  
  9. for i in range(5):  
  10.     threading.Thread(target = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start()  

import threading, time, random count = 0 lock = threading.Lock() def doAdd(): '''@summary: 将全局变量count 逐一的增加10000。 ''' global count, lock lock.acquire() for i in xrange(10000): count = count + 1 lock.release() for i in range(5): threading.Thread(target = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start() time.sleep(2) #确保线程都执行完毕 print count

  在这段代码中,我们定义了方法doAdd,它将全局变量count 逐一的增加10000。然后创建了5个Thread对象,把函数对象doAdd 作为参数传给它的初始化函数,再调用Thread对象的start方法,线程启动后将执行doAdd函数。这里有必要介绍一下 threading.Thread类的初始化函数原型:

def __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

参数group是预留的,用于将来扩展;

参数target是一个可调用对象(也称为活动[activity]),在线程启动后执行;

参数name是线程的名字。默认值为“Thread-N“,N是一个数字。

参数args和kwargs分别表示调用target时的参数列表和关键字参数。

Thread类还定义了以下常用方法与属性:

Thread.getName() 

Thread.setName()

Thread.name

  用于获取和设置线程的名称。

Thread.ident

  获取线程的标识符。线程标识符是一个非零整数,只有在调用了start()方法之后该属性才有效,否则它只返回None。

Thread.is_alive() 

Thread.isAlive()

  判断线程是否是激活的(alive)。从调用start()方法启动线程,到run()方法执行完毕或遇到未处理异常而中断 这段时间内,线程是激活的。

Thread.join([timeout])

  调用Thread.join将会使主调线程堵塞,直到被调用线程运行结束或超时。参数timeout是一个数值类型,表示超时时间,如果未提供该参数,那么主调线程将一直堵塞到被调线程结束。下面举个例子说明join()的使用:

  1. import threading, time  
  2. def doWaiting():  
  3.     print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S')  
  4.     time.sleep(3)  
  5.     print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S')  
  6. thread1 = threading.Thread(target = doWaiting)  
  7. thread1.start()  
  8. time.sleep(1)  #确保线程thread1已经启动  
  9. print 'start join'  
  10. thread1.join()  #将一直堵塞,直到thread1运行结束。  
  11. print 'end join'  

import threading, time def doWaiting(): print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S') time.sleep(3) print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S') thread1 = threading.Thread(target = doWaiting) thread1.start() time.sleep(1) #确保线程thread1已经启动 print 'start join' thread1.join() #将一直堵塞,直到thread1运行结束。 print 'end join'

threading.RLock和threading.Lock

  在threading模块中,定义两种类型的琐:threading.Lock和threading.RLock。它们之间有一点细微的区别,通过比较下面两段代码来说明:

  1. import threading  
  2. lock = threading.Lock() #Lock对象  
  3. lock.acquire()  
  4. lock.acquire()  #产生了死琐。  
  5. lock.release()  

import threading lock = threading.Lock() #Lock对象 lock.acquire() lock.acquire() #产生了死琐。 lock.release() lock.release()

  1. rLock = threading.RLock()  #RLock对象  
  2. rLock.acquire()  
  3. rLock.acquire() #在同一线程内,程序不会堵塞。  
  4. rLock.release()  

import threading rLock = threading.RLock() #RLock对象 rLock.acquire() rLock.acquire() #在同一线程内,程序不会堵塞。 rLock.release() rLock.release() 

这两种琐的主要区别是:RLock允许在同一线程中被多次acquire。而Lock却不允许这种情况。注意:如果使用RLock,那么acquire和release必须成对出现,即调用了n次acquire,必须调用n次的release才能真正释放所占用的琐。

threading.Condition

  可以把Condiftion理解为一把高级的琐,它提供了比Lock, RLock更高级的功能,允许我们能够控制复杂的线程同步问题。threadiong.Condition在内部维护一个琐对象(默认是RLock),可 以在创建Condigtion对象的时候把琐对象作为参数传入。Condition也提供了acquire, release方法,其含义与琐的acquire, release方法一致,其实它只是简单的调用内部琐对象的对应的方法而已。Condition还提供了如下方法(特别要注意:这些方法只有在占用琐 (acquire)之后才能调用,否则将会报RuntimeError异常。):

Condition.wait([timeout]):  

  wait方法释放内部所占用的琐,同时线程被挂起,直至接收到通知被唤醒或超时(如果提供了timeout参数的话)。当线程被唤醒并重新占有琐的时候,程序才会继续执行下去。

Condition.notify():

  唤醒一个挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:notify()方法不会释放所占用的琐。

Condition.notify_all() 

Condition.notifyAll()

  唤醒所有挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:这些方法不会释放所占用的琐。

  现在写个捉迷藏的游戏来具体介绍threading.Condition的基本使用。假设这个游戏由两个人来玩,一个藏(Hider),一个找 (Seeker)。游戏的规则如下:1. 游戏开始之后,Seeker先把自己眼睛蒙上,蒙上眼睛后,就通知Hider;2. Hider接收通知后开始找地方将自己藏起来,藏好之后,再通知Seeker可以找了; 3. Seeker接收到通知之后,就开始找Hider。Hider和Seeker都是独立的个体,在程序中用两个独立的线程来表示,在游戏过程中,两者之间的 行为有一定的时序关系,我们通过Condition来控制这种时序关系。

  1. #---- Condition  
  2. #---- 捉迷藏的游戏  
  3. class Hider(threading.Thread):  
  4.     def __init__(self, cond, name):  
  5.         super(Hider, self).__init__()  
  6.         self.cond = cond  
  7.         self.name = name  
  8.         time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法     
  9.         self.cond.acquire() #b      
  10.         print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了'  
  11.         self.cond.notify()  
  12.         self.cond.wait() #c      
  13.                          #f   
  14.         print self.name + ': 我找到你了 ~_~'  
  15.         self.cond.release()  
  16.                             #g  
  17.         print self.name + ': 我赢了'   #h  
  18. class Seeker(threading.Thread):  
  19.         super(Seeker, self).__init__()  
  20.         self.cond.acquire()  
  21.         self.cond.wait()    #a    #释放对琐的占用,同时线程挂起在这里,直到被notify并重新占  
  22. 有琐。  
  23.                             #d  
  24.         print self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧'  
  25.         self.cond.wait()    #e  
  26.                             #h  
  27.         self.cond.release()   
  28.         print self.name + ': 被你找到了,哎~~~'  
  29. cond = threading.Condition()  
  30. seeker = Seeker(cond, 'seeker')  
  31. hider = Hider(cond, 'hider')  
  32. seeker.start()  
  33. hider.start()  

#---- Condition #---- 捉迷藏的游戏 import threading, time class Hider(threading.Thread): def __init__(self, cond, name): super(Hider, self).__init__() self.cond = cond self.name = name def run(self): time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法 self.cond.acquire() #b print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了' self.cond.notify() self.cond.wait() #c #f print self.name + ': 我找到你了 ~_~' self.cond.notify() self.cond.release() #g print self.name + ': 我赢了' #h class Seeker(threading.Thread): def __init__(self, cond, name): super(Seeker, self).__init__() self.cond = cond self.name = name def run(self): self.cond.acquire() self.cond.wait() #a #释放对琐的占用,同时线程挂起在这里,直到被notify并重新占 有琐。 #d print self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧' self.cond.notify() self.cond.wait() #e #h self.cond.release() print self.name + ': 被你找到了,哎~~~' cond = threading.Condition() seeker = Seeker(cond, 'seeker') hider = Hider(cond, 'hider') seeker.start() hider.start()

threading.Event

  Event实现与Condition类似的功能,不过比Condition简单一点。它通过维护内部的标识符来实现线程间的同步问 题。(threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent类实现同样的功能。)

Event.wait([timeout])

  堵塞线程,直到Event对象内部标识位被设为True或超时(如果提供了参数timeout)。

Event.set()

  将标识位设为Ture

Event.clear()

  将标识伴设为False。

Event.isSet()

  判断标识位是否为Ture。

下面使用Event来实现捉迷藏的游戏(可能用Event来实现不是很形象)

  1. #---- Event  
  2.         self.cond.set()  
  3.         time.sleep(1)     
  4.         self.cond.wait()  
  5.         print self.name + ': 我赢了'  
  6.         time.sleep(1)  
  7. cond = threading.Event()  

#---- Event #---- 捉迷藏的游戏 import threading, time class Hider(threading.Thread): def __init__(self, cond, name): super(Hider, self).__init__() self.cond = cond self.name = name def run(self): time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法 print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了' self.cond.set() time.sleep(1) self.cond.wait() print self.name + ': 我找到你了 ~_~' self.cond.set() print self.name + ': 我赢了' class Seeker(threading.Thread): def __init__(self, cond, name): super(Seeker, self).__init__() self.cond = cond self.name = name def run(self): self.cond.wait() print self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧' self.cond.set() time.sleep(1) self.cond.wait() print self.name + ': 被你找到了,哎~~~' cond = threading.Event() seeker = Seeker(cond, 'seeker') hider = Hider(cond, 'hider') seeker.start() hider.start()

threading.Timer

  threading.Timer是threading.Thread的子类,可以在指定时间间隔后执行某个操作。下面是Python手册上提供的一个例子:

  1. def hello():  
  2.     print "hello, world"  
  3. t = Timer(3, hello)  
  4. t.start() # 3秒钟之后执行hello函数。  

def hello(): print "hello, world" t = Timer(3, hello) t.start() # 3秒钟之后执行hello函数。

  threading模块中还有一些常用的方法没有介绍:

threading.active_count() 

threading.activeCount()

  获取当前活动的(alive)线程的个数。

threading.current_thread() 

threading.currentThread()

   获取当前的线程对象(Thread object)。

threading.enumerate()

   获取当前所有活动线程的列表。

threading.settrace(func)

threading.setprofile(func)

继续阅读