Python實現線程間同步的方法

這篇文章給大家分享的是有關Python實現線程間同步的方法的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧。

線程間同步

如果多個線程共同對某個數據修改，則可能出現不可預料的結果，為了保證數據的正確性，需要對多個線程進行同步。

使用Thread對象的Lock和Rlock可以實現簡單的線程同步，這兩個對象都有acquire方法和release方法，對于那些需要每次只允許一個線程操作的數據，可以將其操作放到acquire和release方法之間。

需要注意的是，Python有一個GIL（Global Interpreter Lock）機制，任何線程在運行之前必須獲取這個全局鎖才能執行，每當執行完100條字節碼，全局鎖才會釋放，切換到其他線程執行。

線程同步問題

多線程實現同步有四種方式：

鎖機制，信號量，條件判斷和同步隊列。

下面我主要關注兩種同步機制：鎖機制和同步隊列。

（1）鎖機制

threading的Lock類，用該類的acquire函數進行加鎖，用realease函數進行解鎖

    import threading
    import time
    class myThread(threading.Thread):
       def __init__(self, threadID, name, counter):
          threading.Thread.__init__(self)
          self.threadID = threadID
          self.name = name
          self.counter = counter
       def run(self):
          print("Starting " + self.name)
          # 獲得鎖，成功獲得鎖定后返回True
          # 可選的timeout參數不填時將一直阻塞直到獲得鎖定
          # 否則超時后將返回False
          threadLock.acquire()
          print_time(self.name, self.counter, 5)
          # 釋放鎖
          threadLock.release()
    def print_time(threadName, delay, counter):
       while counter:
          time.sleep(delay)
          print("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
          counter -= 1
        
    threadLock = threading.Lock()
    threads = []
    # 創建新線程
    thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
    thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)
    # 開啟新線程
    thread1.start()
    thread2.start()
    # 添加線程到線程列表
    threads.append(thread1)
    threads.append(thread2)
    # 等待所有線程完成
    for t in threads:
       t.join()
    
    print("Exiting Main Thread")

(2) 線程同步隊列queue

python2.x中提供的Queue， Python3.x中提供的是queue

見import queue.

Python的queue模塊中提供了同步的、線程安全的隊列類，包括FIFO（先入先出)隊列Queue，LIFO（后入先出）隊列LifoQueue，和優先級隊列PriorityQueue。這些隊列都實現了鎖原語，能夠在多線程中直接使用。可以使用隊列來實現線程間的同步。

queue模塊中的常用方法:

queue.qsize() 返回隊列的大小

queue.empty() 如果隊列為空，返回True,反之False

queue.full() 如果隊列滿了，返回True,反之False

queue.full 與 maxsize 大小對應

queue.get([block[, timeout]])獲取隊列，timeout等待時間

queue.get_nowait() 相當Queue.get(False)

queue.put(item) 寫入隊列，timeout等待時間

queue.put_nowait(item) 相當Queue.put(item, False)

queue.task_done() 在完成一項工作之后，Queue.task_done()函數向任務已經完成的隊列發送一個信號

queue.join() 實際上意味著等到隊列為空，再執行別的操作

案例1：

  import queue
    import threading
    import time
    
    exitFlag = 0
    
    class myThread(threading.Thread):
       def __init__(self, threadID, name, q):
          threading.Thread.__init__(self)
          self.threadID = threadID
          self.name = name
          self.q = q
    
       def run(self):
          print("Starting " + self.name)
          process_data(self.name, self.q)
          print("Exiting " + self.name)
    
    def process_data(threadName, q):
       while not exitFlag:
          queueLock.acquire()
          if not workQueue.empty():
             data = q.get()
             queueLock.release()
             print("%s processing %s" % (threadName, data))
          else:
             queueLock.release()
          time.sleep(1)
    
    threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
    nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
    queueLock = threading.Lock()
    workQueue = queue.Queue(10)
    threads = []
    threadID = 1
    
    # 創建新線程
    for tName in threadList:
       thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
       thread.start()
       threads.append(thread)
       threadID += 1
    
    # 填充隊列
    queueLock.acquire()
    for word in nameList:
       workQueue.put(word)
    queueLock.release()
    
    # 等待隊列清空
    while not workQueue.empty():
       pass
    
    # 通知線程是時候退出
    exitFlag = 1
    
    # 等待所有線程完成
    for t in threads:
       t.join()
    print("Exiting Main Thread")

案例2：

    import time
    import threading
    import queue
    
    class Worker(threading.Thread):
        def __init__(self, name, queue):
            threading.Thread.__init__(self)
            self.queue = queue
            self.start()    #執行run()
    
        def run(self):
            #循環，保證接著跑下一個任務
            while True:
                # 隊列為空則退出線程
                if self.queue.empty():
                    break
                # 獲取一個隊列數據
                foo = self.queue.get()
                # 延時1S模擬你要做的事情
                time.sleep(1)
                # 打印
                print(self.getName() + " process " + str(foo))
                # 任務完成
                self.queue.task_done()
    
    
    # 隊列
    queue = queue.Queue()
    # 加入100個任務隊列
    for i in range(100):
        queue.put(i)
    # 開10個線程
    for i in range(10):
        threadName = 'Thread' + str(i)
        Worker(threadName, queue)
    # 所有線程執行完畢后關閉
    queue.join()

感謝各位的閱讀！關于Python實現線程間同步的方法就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！