Python中線程編程之threading模塊的使用詳解

 　　這篇文章主要介紹了Python中線程編程之threading模塊的使用詳解,由於GIL的存在,線程一直是Python編程中的焦點問題,需要的朋友可以參考下

　　threading.Thread

　　Thread 是threading模塊中最重要的類之一，可以使用它來創建線程。有兩種方式來創建線程：一種是通過繼承Thread類，重寫它的run方法;另一種是創建一個threading.Thread對象，在它的初始化函數(__init__)中將可調用對象作為參數傳入。下面分別舉例說明。先來看看通過繼承threading.Thread類來創建線程的例子：

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　　在代碼中，我們創建了一個Counter類，它繼承了threading.Thread。初始化函數接收兩個參數，一個是瑣對象，另一個是線程的名稱。在Counter中，重寫了從父類繼承的run方法，run方法將一個全局變量逐一的增加10000。在接下來的代碼中，創建了五個Counter對象，分別調用其start方法。最後打印結果。這裡要說明一下run方法 和start方法: 它們都是從Thread繼承而來的，run()方法將在線程開啟後執行，可以把相關的邏輯寫到run方法中(通常把run方法稱為活動[Activity]。);start()方法用於啟動線程。

　　再看看另外一種創建線程的方法：

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 import threading, time, random count = 0 lock = threading.Lock() def doAdd():   '''@summary: 將全局變量count 逐一的增加10000。   ''' global count, lock lock.acquire() for i in xrange(10000): count = count + 1 lock.release() for i in range(5): threading.Thread(target = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start() time.sleep(2) #確保線程都執行完畢 print count

　　在這段代碼中，我們定義了方法doAdd，它將全局變量count 逐一的增加10000。然後創建了5個Thread對象，把函數對象doAdd 作為參數傳給它的初始化函數，再調用Thread對象的start方法，線程啟動後將執行doAdd函數。這裡有必要介紹一下threading.Thread類的初始化函數原型：

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1 def __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

　　參數group是預留的，用於將來擴展;

　　參數target是一個可調用對象(也稱為活動[activity])，在線程啟動後執行;

　　參數name是線程的名字。默認值為“Thread-N“，N是一個數字。

　　參數args和kwargs分別表示調用target時的參數列表和關鍵字參數。

　　Thread類還定義了以下常用方法與屬性：

　　Thread.getName()

　　Thread.setName()

　　Thread.name

　　用於獲取和設置線程的名稱。

　　Thread.ident

　　獲取線程的標識符。線程標識符是一個非零整數，只有在調用了start()方法之後該屬性才有效，否則它只返回None。

　　Thread.is_alive()

　　Thread.isAlive()

　　判斷線程是否是激活的(alive)。從調用start()方法啟動線程，到run()方法執行完畢或遇到未處理異常而中斷 這段時間內，線程是激活的。

　　Thread.join([timeout])

　　調用Thread.join將會使主調線程堵塞，直到被調用線程運行結束或超時。參數timeout是一個數值類型，表示超時時間，如果未提供該參數，那麼主調線程將一直堵塞到被調線程結束。下面舉個例子說明join()的使用：

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 import threading, time def doWaiting(): print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S') time.sleep(3) print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S') thread1 = threading.Thread(target = doWaiting) thread1.start() time.sleep(1) #確保線程thread1已經啟動 print 'start join' thread1.join() #將一直堵塞，直到thread1運行結束。 print 'end join' threading.RLock和threading.Lock

　　在threading模塊中，定義兩種類型的瑣：threading.Lock和threading.RLock。它們之間有一點細微的區別，通過比較下面兩段代碼來說明：

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 import threading lock = threading.Lock() #Lock對象 lock.acquire() lock.acquire() #產生了死瑣。 lock.release() lock.release()   import threading rLock = threading.RLock() #RLock對象 rLock.acquire() rLock.acquire() #在同一線程內，程序不會堵塞。 rLock.release() rLock.release()

　　這兩種瑣的主要區別是：RLock允許在同一線程中被多次acquire。而Lock卻不允許這種情況。注意：如果使用RLock，那麼acquire和release必須成對出現，即調用了n次acquire，必須調用n次的release才能真正釋放所占用的瑣。

　　threading.Condition

　　可以把Condiftion理解為一把高級的瑣，它提供了比Lock, RLock更高級的功能，允許我們能夠控制復雜的線程同步問題。threadiong.Condition在內部維護一個瑣對象(默認是RLock)，可以在創建Condigtion對象的時候把瑣對象作為參數傳入。Condition也提供了acquire, release方法，其含義與瑣的acquire, release方法一致，其實它只是簡單的調用內部瑣對象的對應的方法而已。Condition還提供了如下方法(特別要注意：這些方法只有在占用瑣(acquire)之後才能調用，否則將會報RuntimeError異常。)：

　　Condition.wait([timeout]):

　　wait方法釋放內部所占用的瑣，同時線程被掛起，直至接收到通知被喚醒或超時(如果提供了timeout參數的話)。當線程被喚醒並重新占有瑣的時候，程序才會繼續執行下去。

　　Condition.notify():

　　喚醒一個掛起的線程(如果存在掛起的線程)。注意：notify()方法不會釋放所占用的瑣。

　　Condition.notify_all()

　　Condition.notifyAll()

　　喚醒所有掛起的線程(如果存在掛起的線程)。注意：這些方法不會釋放所占用的瑣。

　　現在寫個捉迷藏的游戲來具體介紹threading.Condition的基本使用。假設這個游戲由兩個人來玩，一個藏(Hider)，一個找(Seeker)。游戲的規則如下：1. 游戲開始之後，Seeker先把自己眼睛蒙上，蒙上眼睛後，就通知Hider;2. Hider接收通知後開始找地方將自己藏起來，藏好之後，再通知Seeker可以找了; 3. Seeker接收到通知之後，就開始找Hider。Hider和Seeker都是獨立的個體，在程序中用兩個獨立的線程來表示，在游戲過程中，兩者之間的行為有一定的時序關系，我們通過Condition來控制這種時序關系。

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　　Event實現與Condition類似的功能，不過比Condition簡單一點。它通過維護內部的標識符來實現線程間的同步問題。(threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent類實現同樣的功能。)

　　Event.wait([timeout])

　　堵塞線程，直到Event對象內部標識位被設為True或超時(如果提供了參數timeout)。

　　Event.set()

　　將標識位設為Ture

　　Event.clear()

　　將標識伴設為False。

　　Event.isSet()

　　判斷標識位是否為Ture。

　　下面使用Event來實現捉迷藏的游戲(可能用Event來實現不是很形象)

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　　threading.Timer是threading.Thread的子類，可以在指定時間間隔後執行某個操作。下面是Python手冊上提供的一個例子：

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1 2 3 4 5 def hello(): print "hello, world" t = Timer(3, hello) t.start() # 3秒鐘之後執行hello函數。

　　threading模塊中還有一些常用的方法沒有介紹：

　　threading.active_count()

　　threading.activeCount()

　　獲取當前活動的(alive)線程的個數。

　　threading.current_thread()

　　threading.currentThread()

　　獲取當前的線程對象(Thread object)。

　　threading.enumerate()

　　獲取當前所有活動線程的列表。

　　threading.settrace(func)

　　設置一個跟蹤函數，用於在run()執行之前被調用。

　　threading.setprofile(func)

　　設置一個跟蹤函數，用於在run()執行完畢之後調用。

　　threading模塊的內容很多，一篇文章很難寫全，更多關於threading模塊的信息，請查詢Python手冊 threading模塊。