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前言

在將今天的知識點(diǎn)之前，大家是否了解線程，進(jìn)程和協(xié)程了，那我們先來初步了解下吧。

線程

中央處理器的調(diào)度單元，簡單點(diǎn)說就是程序中的末端執(zhí)行者，相當(dāng)于小弟的位置。

有人說python中的線程是個雞肋，這是因?yàn)橛辛薌IL，但是又不是一味的雞肋，畢竟在執(zhí)行io操作時還是挺管用的，只是在執(zhí)行計(jì)算時就顯得不盡人意。下面我們來看下線程的具體使用方法：

1.導(dǎo)入線程模塊：

import threading as t 

2.線程的用法

tt=t.Thread(group=None,target=None,name=None,args=(),kwargs={},name='',daemon=None) 
group:線程組，必須是None 
target:運(yùn)行的函數(shù) 
args:傳入函數(shù)的參數(shù)元組 
kwargs:傳入函數(shù)的參數(shù)字典 
name:線程名 
daemon:線程是否隨主線程退出而退出(守護(hù)線程) 
 
Thread方法的返回值還有以下方法： 
tt.start() : 激活線程， 
tt.getName() : 獲取線程的名稱 
tt.setName() ：設(shè)置線程的名稱  
tt.name : 獲取或設(shè)置線程的名稱 
tt.is_alive() ：判斷線程是否為激活狀態(tài) 
tt.isAlive() ：判斷線程是否為激活狀態(tài) 
tt.setDaemon() 設(shè)置為守護(hù)線程（默認(rèn)：False） 
tt.isDaemon() ：判斷是否為守護(hù)線程 
tt.ident ：獲取線程的標(biāo)識符。只有在調(diào)用了start()方法之后該屬性才有效 
tt.join() ：逐個執(zhí)行每個線程，執(zhí)行完畢后繼續(xù)往下執(zhí)行 
tt.run() ：自動執(zhí)行線程對象 
 
t的方法也有： 
t.active_count(): 返回正在運(yùn)行線程的數(shù)量 
t.enumerate(): 返回正在運(yùn)行線程的列表 
t.current_thread().getName() 獲取當(dāng)前線程的名字 
t.TIMEOUT_MAX 設(shè)置t的全局超時時間 

下面我們來看下吧：

3.創(chuàng)建線程

線程可以使用Thread方法創(chuàng)建，也可以重寫線程類的run方法實(shí)現(xiàn)，線程可分為單線程和多線程。

一、使用Thread方法來創(chuàng)建：

1.單線程

def xc(): 
    for y in range(100): 
        print('運(yùn)行中'+str(y)) 
tt=t.Thread(target=xc,args=()) #方法加入到線程 
tt.start()  #開始線程 
tt.join() #等待子線程結(jié)束 

2.多線程

def xc(num): 
    print('運(yùn)行：'+str(num)) 
c=[] 
for y in range(100): 
    tt=t.Thread(target=xc,args=(y,)) 
    tt.start() #開始線程 
    c.append(tt) #創(chuàng)建列表并添加線程 
for x in c: 
    x.join()  #等待子線程結(jié)束 

二、重寫線程的類方法

1.單線程

class Xc(t.Thread): #繼承Thread類 
    def __init__(self): 
        super(Xc, self).__init__()  
    def run(self):  #重寫run方法 
        for y in range(100): 
            print('運(yùn)行中'+str(y)) 
x=Xc()  
x.start() #開始線程 
x.join()  #等待子線程結(jié)束 
 
也可以這么寫： 
Xc().run() 和上面的效果是一樣的 

2.多線程

class Xc(t.Thread): #繼承Thread類 
    def __init__(self): 
        super(Xc, self).__init__()  
    def run(self,num):  #重寫run方法 
        print('運(yùn)行：'+str(num)) 
x=Xc() 
for y in range(10): 
    x.run(y) #運(yùn)行 

4.線程鎖

為什么要加鎖，看了這個你就知道了：

 

多線程在運(yùn)行時同時訪問一個對象會產(chǎn)生搶占資源的情況，所以我們必須得束縛它，所以就要給他加一把鎖把他鎖住，這就是同步鎖。要了解鎖，我們得先創(chuàng)建鎖，線程中有兩種鎖：Lock和RLock。

一、Lock

使用方法：

# 獲取鎖 
當(dāng)獲取不到鎖時，默認(rèn)進(jìn)入阻塞狀態(tài),設(shè)置超時時間，直到獲取到鎖，后才繼續(xù)。非阻塞時，timeout禁止設(shè)置。如果超時依舊未獲取到鎖，返回False。 
Lock.acquire(blocking=True,timeout=1)    
 
#釋放鎖,已上鎖的鎖，會被設(shè)置為unlocked。如果未上鎖調(diào)用，會拋出RuntimeError異常。 
Lock.release() 

互斥鎖，同步數(shù)據(jù)，解決多線程的安全問題：

n=10 
lock=t.Lock() 
def xc(num): 
    lock.acquire() 
    print('運(yùn)行+：'+str(num+n)) 
    print('運(yùn)行-：'+str(num-n)) 
    lock.release() 
c=[] 
for y in range(10): 
    tt=t.Thread(target=xc,args=(y,)) 
    tt.start() 
    c.append(tt) 
for x in c: 
    x.join() 

這樣就顯得有條理了，而且輸出也是先+后-。Lock在一個線程中多次使用同一資源會造成死鎖。

死鎖問題：

n=10 
lock1=t.Lock() 
lock2=t.Lock() 
def xc(num): 
  lock1.acquire() 
  print('運(yùn)行+：'+str(num+n)) 
  lock2.acquire() 
  print('運(yùn)行-：'+str(num-n)) 
  lock2.release() 
  lock1.release() 
c=[] 
for y in range(10): 
  tt=t.Thread(target=xc,args=(y,)) 
  tt.start() 
  c.append(tt) 
for x in c: 
  x.join() 

二、RLock

相比Lock它可以遞歸，支持在同一線程中多次請求同一資源，并允許在同一線程中被多次鎖定，但是acquire和release必須成對出現(xiàn)。

使用遞歸鎖來解決死鎖：

n=10 
lock1=t.RLock() 
lock2=t.RLock() 
def xc(num): 
  lock1.acquire() 
  print('運(yùn)行+：'+str(num+n)) 
  lock2.acquire() 
  print('運(yùn)行-：'+str(num-n)) 
  lock2.release() 
  lock1.release() 
c=[] 
for y in range(10): 
  tt=t.Thread(target=xc,args=(y,)) 
  tt.start() 
  c.append(tt) 
for x in c: 
  x.join() 

這時候，輸出變量就變得僅僅有條了，不在隨意搶占資源。關(guān)于線程鎖，還可以使用with更加方便：

#with上下文管理，鎖對象支持上下文管理 
with lock:   #with表示自動打開自動釋放鎖 
  for i in range(10): #鎖定期間，其他人不可以干活 
    print(i) 
  #上面的和下面的是等價的 
if lock.acquire(1):#鎖住成功繼續(xù)干活，沒有鎖住成功就一直等待，1代表獨(dú)占 
  for i in range(10): #鎖定期間，其他線程不可以干活 
    print(i) 
  lock.release() #釋放鎖 

三、條件鎖

等待通過，Condition(lock=None),可以傳入lock或者Rlock，默認(rèn)Rlock，使用方法：

Condition.acquire(*args)      獲取鎖 
 
Condition.wait(timeout=None)  等待通知，timeout設(shè)置超時時間 
 
Condition.notify(num)喚醒至多指定數(shù)目個數(shù)的等待的線程，沒有等待的線程就沒有任何操作 
 
Condition.notify_all()  喚醒所有等待的線程 或者notifyAll() 

def ww(c): 
  with c: 
    print('init') 
    c.wait(timeout=5) #設(shè)置等待超時時間5 
    print('end') 
def xx(c): 
  with c: 
    print('nono') 
    c.notifyAll() #喚醒所有線程 
    print('start') 
    c.notify(1) #喚醒一個線程 
    print('21') 
c=t.Condition() #創(chuàng)建條件 
t.Thread(target=ww,args=(c,)).start() 
t.Thread(target=xx,args=(c,)).start() 

這樣就可以在等待的時候喚醒函數(shù)里喚醒其他函數(shù)里所存在的其他線程了。

5.信號量

信號量可以分為有界信號量和無解信號量，下面我們來具體看看他們的用法：

一、有界信號量

它不允許使用release超出初始值的范圍，否則，拋出ValueError異常。

#構(gòu)造方法。value為初始信號量。value小于0，拋出ValueError異常 
b=t.BoundedSemaphore(value=1)   
 
#獲取信號量時，計(jì)數(shù)器減1，即_value的值減少1。如果_value的值為0會變成阻塞狀態(tài)。獲取成功返回True 
BoundedSemaphore.acquire(blocking=True,timeout=None)   
 
#釋放信號量，計(jì)數(shù)器加1。即_value的值加1，超過初始化值會拋出異常ValueError。 
BoundedSemaphore.release()   
 
#信號量，當(dāng)前信號量 
BoundedSemaphore._value 

可以看到了多了個release后報(bào)錯了。

二、無界信號量

它不檢查release的上限情況，只是單純的加減計(jì)數(shù)器。

可以看到雖然多了個release，但是沒有問題，而且信號量的數(shù)量不受限制。

6.Event

線程間通信，通過線程設(shè)置的信號標(biāo)志(flag)的False 還是True來進(jìn)行操作，常見方法有：

event.set()      flag設(shè)置為True 
event.clear()  flag設(shè)置為False 
event.is_set()  flag是否為True，如果 event.isSet()==False將阻塞線程； 
設(shè)置等待flag為True的時長，None為無限等待。等到返回True,未等到超時則返回False 
event.wait(timeout=None) 

下面通過一個例子具體講述：

import time 
e=t.Event() 
def ff(num): 
  while True: 
    if num<5: 
      e.clear()   #清空信號標(biāo)志 
      print('清空') 
    if num>=5: 
      e.wait(timeout=1) #等待信號標(biāo)志為真 
      e.set() 
      print('啟動') 
      if e.isSet(): #如果信號標(biāo)志為真則清除標(biāo)志 
        e.clear() 
        print('停止') 
    if num==10: 
      e.wait(timeout=3) 
      e.clear() 
      print('退出') 
      break 
    num+=1 
    time.sleep(2) 
ff(1) 

設(shè)置延遲后可以看到效果相當(dāng)明顯，我們讓他干什么事他就干什么事。

7.local

可以為各個線程創(chuàng)建完全屬于它們自己的變量(線程局部變量)，而且它們的值都在當(dāng)前調(diào)用它的線程當(dāng)中，以字典的形式存在。下面我們來看下：

l=t.local()  #創(chuàng)建一個線程局部變量 
def ff(num): 
  l.x=100  #設(shè)置l變量的x方法的值為100 
  for y in range(num): 
    l.x+=3 #改變值 
  print(str(l.x)) 
 
for y in range(10): 
  t.Thread(target=ff,args=(y,)).start() #開始執(zhí)行線程 

那么，可以將變量的x方法設(shè)為全局變量嗎?我們來看下：

可以看出他報(bào)錯了，產(chǎn)生錯誤的原因是因?yàn)檫@個類中沒有屬性x,我們可以簡單的理解為局部變量就只接受局部。

8.Timer

設(shè)置定時計(jì)劃，可以在規(guī)定的時間內(nèi)反復(fù)執(zhí)行某個方法。他的使用方法是：

t.Timer(num,func,*args,**kwargs) #在指定時間內(nèi)再次重啟程序 

下面我們來看下：

def f(): 
  print('start') 
  global t #防止造成線程堆積導(dǎo)致最終程序退出 
  tt= t.Timer(3, f) 
  tt.start() 
f() 

這樣就達(dá)到了每三秒執(zhí)行一次f函數(shù)的效果。

總結(jié)

通過對線程的全面解析我們了解到了線程的重要性，它可以將我們復(fù)雜的問題變得簡單化，對于喜歡玩爬蟲的小伙伴們可以說是相當(dāng)有用了，本文基本覆蓋了線程的所有概念，希望能幫到大家。