python多线程使用方法实例详解

脚本专栏 2024/11/25 佚名

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本文实例讲述了python多线程使用方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

threading 模块支持守护线程，其工作方式是：守护线程一般是一个等待客户端请求服务的服务器。

如果把一个线程设置为守护线程，进程退出时不需要等待这个线程执行完成。

如果主线程准备退出时，不需要等待某些子线程完成，就可以为这些子线程设置守护线程标记。需要在启动线程之前执行如下赋值语句： thread.daemon = True，检查线程的守护状态也只需要检查这个值即可。

整个 Python 程序将在所有非守护线程退出之后才退出，换句话说，就是没有剩下存活的非守护线程时才退出。

使用thread模块

以下是三种使用 Thread 类的方法(一般使用第一个或第三个方案)

创建 Thread 的实例，传给它一个函数。

import threading
from time import sleep, ctime
loops = [3, 2, 1, 1, 1]
def loop(i, nsec):
  print(f'start loop {i} at: {ctime()}')
  sleep(nsec)
  print(f'end loop {i} at: {ctime()}')
def main():
  print('start at', ctime())
  threads = []
  nloops = range(len(loops))
  for i in nloops:
    t = threading.Thread(target=loop, args=(i, loops[i]))
    threads.append(t)
  for i in nloops: # start threads
    threads[i].start()
  for i in nloops: # wait for all
    threads[i].join() # threads to finish
  print(f'all done at: {ctime()}')
if __name__ == '__main__':
  main()

当所有线程都分配完成之后，通过调用每个线程的 start()方法让它们开始执行，而不是在这之前就会执行。
相比于管理一组锁（分配、获取、释放、检查锁状态等）而言，这里只需要为每个线程调用 join()方法即可。
join()方法将等待线程结束，或者在提供了超时时间的情况下，达到超时时间。
使用 join()方法要比等待锁释放的无限循环更加清晰（这也是这种锁又称为自旋锁的原因）。

创建 Thread 的实例，传给它一个可调用的类实例。

import threading
from time import sleep, ctime
# 创建 Thread 的实例，传给它一个可调用的类实例
loops = [3, 2, 1, 1, 1]
class ThreadFunc(object):
  def __init__(self, func, args, name=''):
    self.name = name
    self.func = func
    self.args = args
  def __call__(self):
    self.func(*self.args)
def loop(i, nsec):
  print(f'start loop {i} at: {ctime()}')
  sleep(nsec)
  print(f'end loop {i} at: {ctime()}')
def main():
  print('start at', ctime())
  threads = []
  nloops = range(len(loops))
  for i in nloops:
    t = threading.Thread(target=ThreadFunc(loop, (i, loops[i]), loop.__name__))
    threads.append(t)
  for i in nloops: # start threads
    threads[i].start()
  for i in nloops: # wait for all
    threads[i].join() # threads to finish
  print(f'all done at: {ctime()}')
if __name__ == '__main__':
  main()

派生 Thread 的子类，并创建子类的实例。

import threading
from time import sleep, ctime
# 创建 Thread 的实例，传给它一个可调用的类实例
# 子类的构造函数必须先调用其基类的构造函数
# 特殊方法__call__()在 子类中必须要写为 run()
loops = [3, 2, 1, 1, 1]
class MyThread(threading.Thread):
  def __init__(self, func, args, name=''):
    threading.Thread.__init__(self)
    self.name = name
    self.func = func
    self.args = args
  def run(self):
    self.func(*self.args)
def loop(i, nsec):
  print(f'start loop {i} at: {ctime()}')
  sleep(nsec)
  print(f'end loop {i} at: {ctime()}')
def main():
  print('start at', ctime())
  threads = []
  nloops = range(len(loops))
  for i in nloops:
    t = MyThread(loop, (i, loops[i]), loop.__name__)
    threads.append(t)
  for i in nloops: # start threads
    threads[i].start()
  for i in nloops: # wait for all
    threads[i].join() # threads to finish
  print(f'all done at: {ctime()}')
if __name__ == '__main__':
  main()

使用锁

python和java一样，也具有锁机制，而且创建与使用锁都是很简便的。

一般在多线程代码中，总会有一些特定的函数或代码块不希望（或不应该）被多个线程同时执行，通常包括修改数据库、更新文件或其他会产生竞态条件的类似情况

锁有两种状态：锁定和未锁定。而且它也只支持两个函数：获得锁和释放锁。

一般锁的调用如下

# 加载线程的锁对象
lock = threading.Lock()
# 获取锁
lock.acquire()
# ...代码
# 释放锁
lock.release()

更简洁的方法是使用with关键字，如下代码功能同上

# 加载线程的锁对象
lock = threading.Lock()
with lock :
  #...代码

示例代码：

import threading
from time import sleep, ctime
lock = threading.Lock()
def a():
  lock.acquire()
  for x in range(5):
    print(f'a:{str(x)}')
    sleep(0.01)
  lock.release()
def b():
  lock.acquire()
  for x in range(5):
    print(f'a:{str(x)}')
    sleep(0.01)
  lock.release()
threading.Thread(target=a).start()
threading.Thread(target=b).start()

相关属性和方法

Thread对象的属性

属性描述 name 线程名 ident 线程的标识符 daemon 布尔标志，表示这个线程是否是守护线程

Thread对象的方法

方法描述 init(group=None, tatget=None, name=None, args=(), kwargs ={}, verbose=None, daemon=None) 实例化一个线程对象，需要有一个可调用的 target，以及其参数 args 或 kwargs。还可以传递 name 或 group 参数，不过后者还未实现。此外， verbose 标志也是可接受的。而 daemon 的值将会设定 thread.daemon 属性/标志 start() 开始执行该线程 run() 定义线程功能的方法（通常在子类中被应用开发者重写） join (timeout=None) 直至启动的线程终止之前一直挂起；除非给出了 timeout（秒），否则会一直阻塞 is_alive() 布尔标志，表示这个线程是否还存活

threading模块其他函数

函数描述 start() 开始执行该线程 active_count() 当前活动的 Thread 对象个数 enumerate() 返回当前活动的 Thread 对象列表 settrace(func) 为所有线程设置一个 trace 函数 setprofile (func) 为所有线程设置一个 profile 函数 stack_size(size=0) 返回新创建线程的栈大小；或为后续创建的线程设定栈的大小为 size Lock() 加载线程的锁对象，是一个基本的锁对象，一次只能一个锁定，其余锁请求，需等待锁释放后才能获取,对象有acquire()和release()方法 RLock() 多重锁，在同一线程中可用被多次acquire。如果使用RLock，那么acquire和release必须成对出现，调用了n次acquire锁请求，则必须调用n次的release才能在线程中释放锁对象

后记

在Python多线程下，每个线程的执行方式：

1、获取GIL
2、执行代码直到sleep或者是python虚拟机将其挂起。
3、释放GIL

通常来说，多线程是一个好东西。不过由于 Python 的 GIL 的限制，多线程更适合于 I/O 密集型应用（I/O 释放了 GIL，可以允许更多的并发），而不是计算密集型应用。对于后一种情况而言，为了实现更好的并行性，你需要使用多进程，以便让 CPU 的其他内核来执行。

请注意：多核多线程比单核多线程更差，原因是单核下多线程，每次释放GIL，唤醒的那个线程都能获取到GIL锁，所以能够无缝执行，但多核下，CPU0释放GIL后，其他CPU上的线程都会进行竞争，但GIL可能会马上又被CPU0拿到，导致其他几个CPU上被唤醒后的线程会醒着等待到切换时间后又进入待调度状态，这样会造成线程颠簸(thrashing)，导致效率更低

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

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