Python多線程實(shí)現(xiàn)同步的四種方式

本篇文章主要介紹了Python多線程實(shí)現(xiàn)同步的四種方式，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。

臨界資源即那些一次只能被一個線程訪問的資源，典型例子就是打印機(jī)，它一次只能被一個程序用來執(zhí)行打印功能，因?yàn)椴荒芏鄠€線程同時操作，而訪問這部分資源的代碼通常稱之為臨界區(qū)。

鎖機(jī)制

threading的Lock類，用該類的acquire函數(shù)進(jìn)行加鎖，用realease函數(shù)進(jìn)行解鎖

import threading
import time
 
class Num:
  def __init__(self):
    self.num = 0
    self.lock = threading.Lock()
  def add(self):
    self.lock.acquire()#加鎖，鎖住相應(yīng)的資源
    self.num += 1
    num = self.num
    self.lock.release()#解鎖，離開該資源
    return num
 
n = Num()
class jdThread(threading.Thread):
  def __init__(self,item):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.item = item
  def run(self):
    time.sleep(2)
    value = n.add()#將num加1，并輸出原來的數(shù)據(jù)和+1之后的數(shù)據(jù)
    print(self.item,value)
 
for item in range(5):
  t = jdThread(item)
  t.start()
  t.join()#使線程一個一個執(zhí)行

當(dāng)一個線程調(diào)用鎖的acquire()方法獲得鎖時，鎖就進(jìn)入“l(fā)ocked”狀態(tài)。每次只有一個線程可以獲得鎖。如果此時另一個線程試圖獲得這個鎖，該線程就會變?yōu)椤癰locked”狀態(tài)，稱為“同步阻塞”（參見多線程的基本概念）。

直到擁有鎖的線程調(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后，鎖進(jìn)入“unlocked”狀態(tài)。線程調(diào)度程序從處于同步阻塞狀態(tài)的線程中選擇一個來獲得鎖，并使得該線程進(jìn)入運(yùn)行（running）狀態(tài)。

信號量

信號量也提供acquire方法和release方法，每當(dāng)調(diào)用acquire方法的時候，如果內(nèi)部計(jì)數(shù)器大于0，則將其減1，如果內(nèi)部計(jì)數(shù)器等于0，則會阻塞該線程，知道有線程調(diào)用了release方法將內(nèi)部計(jì)數(shù)器更新到大于1位置。

import threading
import time
class Num:
  def __init__(self):
    self.num = 0
    self.sem = threading.Semaphore(value = 3)
    #允許最多三個線程同時訪問資源
 
  def add(self):
    self.sem.acquire()#內(nèi)部計(jì)數(shù)器減1
    self.num += 1
    num = self.num
    self.sem.release()#內(nèi)部計(jì)數(shù)器加1
    return num
 
n = Num()
class jdThread(threading.Thread):
  def __init__(self,item):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.item = item
  def run(self):
    time.sleep(2)
    value = n.add()
    print(self.item,value)
 
for item in range(100):
  t = jdThread(item)
  t.start()
  t.join()

條件判斷

所謂條件變量，即這種機(jī)制是在滿足了特定的條件后，線程才可以訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)。

它使用Condition類來完成，由于它也可以像鎖機(jī)制那樣用，所以它也有acquire方法和release方法，而且它還有wait，notify，notifyAll方法。

"""
一個簡單的生產(chǎn)消費(fèi)者模型，通過條件變量的控制產(chǎn)品數(shù)量的增減，調(diào)用一次生產(chǎn)者產(chǎn)品就是+1，調(diào)用一次消費(fèi)者產(chǎn)品就會-1.
"""
 
"""
使用 Condition 類來完成，由于它也可以像鎖機(jī)制那樣用，所以它也有 acquire 方法和 release 方法，而且它還有
wait， notify， notifyAll 方法。
"""
 
import threading
import queue,time,random
 
class Goods:#產(chǎn)品類
  def __init__(self):
    self.count = 0
  def add(self,num = 1):
    self.count += num
  def sub(self):
    if self.count>=0:
      self.count -= 1
  def empty(self):
    return self.count <= 0
 
class Producer(threading.Thread):#生產(chǎn)者類
  def __init__(self,condition,goods,sleeptime = 1):#sleeptime=1
    threading.Thread.__init__(self)
    self.cond = condition
    self.goods = goods
    self.sleeptime = sleeptime
  def run(self):
    cond = self.cond
    goods = self.goods
    while True:
      cond.acquire()#鎖住資源
      goods.add()
      print("產(chǎn)品數(shù)量:",goods.count,"生產(chǎn)者線程")
      cond.notifyAll()#喚醒所有等待的線程--》其實(shí)就是喚醒消費(fèi)者進(jìn)程
      cond.release()#解鎖資源
      time.sleep(self.sleeptime)
 
class Consumer(threading.Thread):#消費(fèi)者類
  def __init__(self,condition,goods,sleeptime = 2):#sleeptime=2
    threading.Thread.__init__(self)
    self.cond = condition
    self.goods = goods
    self.sleeptime = sleeptime
  def run(self):
    cond = self.cond
    goods = self.goods
    while True:
      time.sleep(self.sleeptime)
      cond.acquire()#鎖住資源
      while goods.empty():#如無產(chǎn)品則讓線程等待
        cond.wait()
      goods.sub()
      print("產(chǎn)品數(shù)量:",goods.count,"消費(fèi)者線程")
      cond.release()#解鎖資源
 
g = Goods()
c = threading.Condition()
 
pro = Producer(c,g)
pro.start()
 
con = Consumer(c,g)
con.start()

同步隊(duì)列

put方法和task_done方法，queue有一個未完成任務(wù)數(shù)量num，put依次num+1，task依次num-1.任務(wù)都完成時任務(wù)結(jié)束。    
import threading
import queue
import time
import random
 
'''
1.創(chuàng)建一個 Queue.Queue() 的實(shí)例，然后使用數(shù)據(jù)對它進(jìn)行填充。
2.將經(jīng)過填充數(shù)據(jù)的實(shí)例傳遞給線程類，后者是通過繼承 threading.Thread 的方式創(chuàng)建的。
3.每次從隊(duì)列中取出一個項(xiàng)目，并使用該線程中的數(shù)據(jù)和 run 方法以執(zhí)行相應(yīng)的工作。
4.在完成這項(xiàng)工作之后，使用 queue.task_done() 函數(shù)向任務(wù)已經(jīng)完成的隊(duì)列發(fā)送一個信號。
5.對隊(duì)列執(zhí)行 join 操作，實(shí)際上意味著等到隊(duì)列為空，再退出主程序。
'''
 
class jdThread(threading.Thread):
  def __init__(self,index,queue):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.index = index
    self.queue = queue
 
  def run(self):
    while True:
      time.sleep(1)
      item = self.queue.get()
      if item is None:
        break
      print("序號：",self.index,"任務(wù)",item,"完成")
      self.queue.task_done()#task_done方法使得未完成的任務(wù)數(shù)量-1
 
q = queue.Queue(0)
'''
初始化函數(shù)接受一個數(shù)字來作為該隊(duì)列的容量，如果傳遞的是
一個小于等于0的數(shù)，那么默認(rèn)會認(rèn)為該隊(duì)列的容量是無限的.
'''
for i in range(2):
  jdThread(i,q).start()#兩個線程同時完成任務(wù)
 
for i in range(10):
  q.put(i)#put方法使得未完成的任務(wù)數(shù)量+1
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助