Python中多进程与多线程实例（二）编程方法
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2022-04-19 11:29:14
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在上一章中，学习了Python多进程编程的一些基本方法：使用跨平台多进程模块multiprocessing提供的Process、Pool、Queue、Lock、Pipe等类，实现子进程创建、进程池（批量创建子进程并管理子进程数量上限）以及进程间通信。这一章学习下Python下的多线程编程方法。
一、threading
线程是操作系统执行任务的最小单元。Python标准库中提供了threading模块，对多线程编程提供了很便捷的支持。
下面是使用threading实现多线程的代码：
1 #!/usr/bin/python 2 # -*- coding: utf-8 -* 3 author = 'zni.feng' 4 import sys 5 reload (sys) 6 sys.setdefaultencoding('utf-8') 7 8 import threading, time 9 10 def test(index):11 print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))12 print 'thread %s starts.' % threading.current_thread().name13 print 'the index is %d' % index14 time.sleep(3)15 print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))16 print 'thread %s ends.' % threading.current_thread().name17 18 if name == "main":19 print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))20 print 'thread %s starts.' % threading.current_thread().name21 #创建线程22 my_thread = threading.Thread(target = test, args=(1,) , name= 'zni_feng_thread')23 #等待2s24 time.sleep(2)25 #启动线程26 my_thread.start()27 #等待线程结束28 my_thread.join()29 print time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))30 print 'thread %s ends.' % threading.current_thread().name
输出结果为：
2017-01-12 22:06:32 thread MainThread starts. 2017-01-12 22:06:34 thread zni_feng_thread starts. the index is 1 2017-01-12 22:06:37 thread zni_feng_thread ends. 2017-01-12 22:06:37 thread MainThread ends. [Finished in 5.1s]
其中，threading模块的current_thread()函数会返回当前线程的实例。
二、Lock
多进程与多线程的最大不同在于，多进程中，同一个变量，各自有一份拷贝存在于每个进程中，互不影响。而多线程中，所有变量都由所有线程共享，所以，任何一个共享变量都可以被任何一个线程修改。因此线程之间共享数据最大的危险在于多个线程同时改变一个变量。为了解决这个问题，我们可以借助于threading模块的Lock类给共享变量加锁。
先看看使用多线程写同一个共享变量，不加锁的例子：
1 #!/usr/bin/python 2 # -*- coding: utf-8 -* 3 author = 'zni.feng' 4 import sys 5 reload (sys) 6 sys.setdefaultencoding('utf-8') 7 import threading 8 9 class Account:10 def init(self):11 self.balance = 012 13 def add(self):14 for i in range(0,100000):15 self.balance += 116 17 def delete(self):18 for i in range(0,100000):19 self.balance -=1
20 21 if name == "main":22 account = Account()23 #创建线程24 thread_add = threading.Thread(target=account.add, name= 'Add')25 thread_delete = threading.Thread(target=account.delete, name= 'Delete')26 27 #启动线程28 thread_add.start()29 thread_delete.start()30 31 #等待线程结束32 thread_add.join()33 thread_delete.join()34 35 print 'The final balance is: ' + str(account.balance)
运行结果为：
The final balance is: -51713 [Finished in 0.1s]
可以发现，每次运行，它的最终结果都会不同，而且都不是0。就是因为不同线程在同时修改同一个变量时，发生了冲突，某些中间变量没有按顺序被使用导致。
现在我们使用Lock对程序进行加锁：
1 #!/usr/bin/python 2 # -*- coding: utf-8 -* 3 author = 'zni.feng' 4 import sys 5 reload (sys) 6 sys.setdefaultencoding('utf-8') 7 import threading 8 9 class Account:10 def init(self):11 self.balance = 012 13 def add(self, lock):14 #获得锁15 lock.acquire()16 for i in range(0,100000):17 self.balance += 118 #释放锁19 lock.release()20 21 def delete(self, lock):22 #获得锁23 lock.acquire()24 for i in range(0,100000):25 self.balance -=1
26 #释放锁27 lock.release()28 29 30 if name == "main":31 account = Account()32 lock = threading.Lock()33 #创建线程34 thread_add = threading.Thread(target=account.add, args=(lock, ), name= 'Add')35 thread_delete = threading.Thread(target=account.delete, args=(lock, ), name= 'Delete')36 37 #启动线程38 thread_add.start()39 thread_delete.start()40 41 #等待线程结束42 thread_add.join()43 thread_delete.join()44 45 print 'The final balance is: ' + str(account.balance)
可以发现，无论如何执行多少次，balance结果都为0。如果将每次balance计算的结果都打印出来，还会发现，当一个线程开始执行时，另一个线程一定会等到前一个线程执行完（准确地说是lock.release()执行完）后才开始执行。
The final balance is: 0 [Finished in 0.1s]
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