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python多线程创建与使用(转)

程序员文章站 2022-03-18 15:08:52
原文: "http://codingpy.com/article/python 201 a tutorial on threads/" 创建多线程 创建多线程主要有2种方式。 使用threading.Thread函数 继承threading类 1. 使用threading.Thread函数 impo ......

原文:

创建多线程

创建多线程主要有2种方式。

  • 使用threading.thread函数
  • 继承threading类

1. 使用threading.thread函数

import threading

def tom(number):
    print  threading.currentthread().getname()
    print number

if __name__ == "__main__":
    number = ["zero", "one", "two", "three", "four"]
    sex = ["man", "woman"]
    for i in range(5):
        th = threading.thread(target=tom, args=(number[i],))
        # th.setname('mythread')
        # print th.getname()
        th.start()

说明:thread()函数有2个参数,一个是target,内容为子线程要执行的函数名称;另一个是args,内容为需要传递的参数。args 参数看起来有些奇怪,那是因为我们需要传递一个序列给tom函数,但它只接受一个变量,所以我们把逗号放在尾部来创建只有一个参数的序列。创建完子线程,将会返回一个对象,调用对象的start方法,可以启动子线程。

当你运行以上这段代码,会得到以下输出:

thread-1
zero
thread-2
one
thread-3
two
thread-4
three
thread-5
four

线程对象的方法:

  • start() 开始线程的执行

  • run() 定义线程的功能的函数

  • join(timeout=none) 程序挂起,直到线程结束;如果给了timeout,则最多阻塞timeout秒

  • getname() 返回线程的名字

  • setname() 设置线程的名字

  • isalive() 布尔标志,表示这个线程是否还在运行

  • isdaemon() 返回线程的daemon标志

  • setdaemon(daemonic) 把线程的daemon标志设为daemonic(一定要在start()函数前调用)

  • t.setdaemon(true) 把父线程设置为守护线程,当父进程结束时,子进程也结束

2. 继承threading类

import  threading

class mythread(threading.thread):
    def __init__(self,number):
        threading.thread.__init__(self)
        self.number = number

    def run(self):
        print threading.current_thread().getname()
        print self.number

if __name__ == "__main__":
    for i in range(5):
        th = mythread(i)
        th.start()

当你运行以上这段代码,会得到以下输出:

thread-1
0
thread-2
1
thread-3
2
thread-4
3
thread-5
4

当然,通常情况下你不会希望输出打印到标准输出。如果不幸真的这么做了,那么最终的显示效果将会非常混乱。你应该使用 python 的 logging 模块。它是线程安全的,并且表现出色。让我们用 logging 模块修改上面的例子并且给我们的线程命名。代码如下:

import threading
import logging

def get_logger():
    #创建一个被设置为调试级别的日志记录器
    logger = logging.getlogger("mylogger")
    logger.setlevel(logging.debug)
    
    #设置每行日志的格式。格式包括时间戳、线程名、日志记录级别以及日志信息
    fh = logging.filehandler("threading.log")
    fmt = '%(asctime)s - %(threadname)s - %(levelname)s - %(message)s'
    formatter = logging.formatter(fmt)
    fh.setformatter(formatter)
    
    logger.addhandler(fh)
    return logger


def tom(number, logger):
    logger.debug(number)

if __name__ == "__main__":
    logger = get_logger()
    number = ["zero", "one", "two", "three", "four"]
    sex = ["man", "woman"]
    for i in range(5):
        th = threading.thread(target=tom, args=(number[i],logger))
        # th.setname('mythread')
        # print th.getname()
        th.start()

通过继承的方法:

import  threading
import logging


class mythread(threading.thread):
    def __init__(self,number,logger):
        threading.thread.__init__(self)
        self.number = number
        self.logger = logger

    def run(self):
        self.logger.debug("calling-thread")
        tom(self.number, self.logger)


def get_logger():
    logger = logging.getlogger("mylogger")
    logger.setlevel(logging.debug)
    
    fh = logging.filehandler("threading.log")
    fmt = '%(asctime)s - %(threadname)s - %(levelname)s - %(message)s'
    formatter = logging.formatter(fmt)
    fh.setformatter(formatter)
    
    logger.addhandler(fh)
    return logger


def tom(number, logger):
    

if __name__ == "__main__":
    logger = get_logger()
    for i in range(5):
        th = mythread(i, logger)
        th.start()

在 tom 函数中,我们把 print 语句换成 logging 语句。你会注发现,在创建线程时,我们给 doubler 函数传入了 logger 对象。这样做的原因是,如果在每个线程中实例化 logging 对象,那么将会产生多个 logging 单例(singleton),并且日志中将会有很多重复的内容

线程锁与线程同步

由于物理上得限制,各cpu厂商在核心频率上的比赛已经被多核所取代。为了更有效的利用多核处理器的性能,就出现了多线程的编程方式,而随之带来的就是线程间数据一致性和状态同步的困难。解决多线程之间数据完整性和状态同步的最简单方法自然就是加锁。锁由 python 的 threading 模块提供,并且它最多被一个线程所持有。当一个线程试图获取一个已经锁在资源上的锁时,该线程通常会暂停运行,直到这个锁被释放。

有两种方式为线程加锁:

  1. try...finally

  2. with

代码如下:

import  threading
import logging

lock = threading.lock()
class mythread(threading.thread):
    def __init__(self,number,logger):
        threading.thread.__init__(self)
        self.number = number
        self.logger = logger
    
    def run(self):
        lock.acquire()
        try:
            self.logger.debug("calling-thread")
            tom(self.number, self.logger)
        finally:
            lock.release()

def get_logger():
    logger = logging.getlogger("mylogger")
    logger.setlevel(logging.debug)
    
    fh = logging.filehandler("threading.log")
    fmt = '%(asctime)s - %(threadname)s - %(levelname)s - %(message)s'
    formatter = logging.formatter(fmt)
    fh.setformatter(formatter)
    
    logger.addhandler(fh)
    return logger


def tom(number, logger):
    with lock:
        logger.debug(number)



if __name__ == "__main__":
    logger = get_logger()
    for i in range(5):
        with lock:
            th = mythread(i, logger)
            th.start()

当你真正运行这段代码时,你会发现它只是挂起了。究其原因,是因为我们只告诉 threading 模块获取锁。所以当我们调用第一个函数时,它发现锁已经被获取,随后便把自己挂起了,直到锁被释放,然而这将永远不会发生。

真正的解决办法是使用重入锁(re-entrant lock)。threading 模块提供的解决办法是使用 rlock 函数。即把 lock = threading.lock() 替换为 lock = threading.rlock(),然后重新运行代码,现在代码就可以正常运行了。

线程通信

某些情况下,你会希望线程之间互相通信。就像先前提到的,你可以通过创建 event 对象达到这个目的。但更常用的方法是使用队列(queue)。在我们的例子中,这两种方式都会有所涉及。下面让我们看看到底是什么样子的:

import threading

import queue


def creator(data, q):
"""
生成用于消费的数据,等待消费者完成处理
"""
    print('creating data and putting it on the queue')
    for item in data:
        evt = threading.event()
        q.put((item, evt))
        
        print('waiting for data to be doubled')
        evt.wait()


def my_consumer(q):
"""
消费部分数据,并做处理

这里所做的只是将输入翻一倍

"""
while true:
    data, evt = q.get()
    print('data found to be processed: {}'.format(data))
    processed = data * 2
    print(processed)
    evt.set()
    q.task_done()


if __name__ == '__main__':
    q = queue()
    data = [5, 10, 13, -1]
    thread_one = threading.thread(target=creator, args=(data, q))
    thread_two = threading.thread(target=my_consumer, args=(q,))
    thread_one.start()
    thread_two.start()
    
    q.join()

让我们掰开揉碎分析一下。首先,我们有一个创建者(creator)函数(亦称作生产者(producer)),我们用它来创建想要操作(或者消费)的数据。然后用另外一个函数 my_consumer 来处理刚才创建出来的数据。creator 函数使用 queue 的 put 方法向队列中插入数据,消费者将会持续不断的检测有没有更多的数据,当发现有数据时就会处理数据。queue 对象处理所有的获取锁和释放锁的过程,这些不用我们太关心。

在这个例子中,先创建一个列表,然后创建两个线程,一个用作生产者,一个作为消费者。你会发现,我们给两个线程都传递了 queue 对象,这两个线程隐藏了关于锁处理的细节。队列实现了数据从第一个线程到第二个线程的传递。当第一个线程把数据放入队列时,同时也传递一个 event 事件,紧接着挂起自己,等待该事件结束。在消费者侧,也就是第二个线程,则做数据处理工作。当完成数据处理后就会调用 event 事件的 set 方法,通知第一个线程已经把数据处理完毕了,可以继续生产了。

最后一行代码调用了 queue 对象的 join 方法,它会告知 queue 等待所有线程结束。当第一个线程把所有数据都放到队列中,它也就运行结束了。