Python多线程基本操作

多线程类似于同时执行多个不同程序，多线程运行有如下优点：

• 使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。
• 用户界面可以更加吸引人，这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度
• 程序的运行速度可能加快
• 在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下我们可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

Python中使用线程有两种方式：函数或者用类来包装线程对象。

函数式：调用thread模块中的start_new_thread()函数来产生新线程。语法如下:

 

thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

参数说明:

• function - 线程函数。
• args - 传递给线程函数的参数,他必须是个tuple类型。
• kwargs - 可选参数。

使用Thread模块创建线程

import _thread import time # 定义一个函数
def print_time(threadName , delay): count = 0 while count < 5: time.sleep(delay) count += 1
        print(threadName,count) #创建两个线程
try: _thread.start_new_thread(print_time,("Thread-1",2)) _thread.start_new_thread(print_time,("Thread-2",4)) except: print("Error : unable to start thread") while 1: pass

结果：

Thread-1 1 Thread-1 2 Thread-2 1 Thread-1 3 Thread-1 4 Thread-2 2 Thread-1 5 Thread-2 3 Thread-2 4 Thread-2 5

使用Threading模块创建线程

import threading import time exitFlag = 0 class myThread(threading.Thread):  # 继承父类threading.Thread
    def __init__(self, threadID, name, counter): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name self.counter = counter def run(self):  # 把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
        print("Starting " + self.name) print_time(self.name, self.counter, 5) print("Exiting " + self.name) def print_time(threadName, delay, counter): while counter: if exitFlag: (threading.Thread).exit() time.sleep(delay) print("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))) counter -= 1


# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1) thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2) # 开启线程
thread1.start() thread2.start() print("Exiting Main Thread")

结果：

Starting Thread-1 Starting Thread-2 Exiting Main Thread Thread-1: Thu Mar 21 09:10:03 2013 Thread-1: Thu Mar 21 09:10:04 2013 Thread-2: Thu Mar 21 09:10:04 2013 Thread-1: Thu Mar 21 09:10:05 2013 Thread-1: Thu Mar 21 09:10:06 2013 Thread-2: Thu Mar 21 09:10:06 2013 Thread-1: Thu Mar 21 09:10:07 2013 Exiting Thread-1 Thread-2: Thu Mar 21 09:10:08 2013 Thread-2: Thu Mar 21 09:10:10 2013 Thread-2: Thu Mar 21 09:10:12 2013 Exiting Thread-2

线程同步

如果多个线程共同对某个数据修改，则可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，需要对多个线程进行同步。

使用Thread对象的Lock和Rlock可以实现简单的线程同步，这两个对象都有acquire方法和release方法，对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到acquire和release方法之间。如下：

多线程的优势在于可以同时运行多个任务（至少感觉起来是这样）。但是当线程需要共享数据时，可能存在数据不同步的问题。

考虑这样一种情况：一个列表里所有元素都是0，线程"set"从后向前把所有元素改成1，而线程"print"负责从前往后读取列表并打印。

那么，可能线程"set"开始改的时候，线程"print"便来打印列表了，输出就成了一半0一半1，这就是数据的不同步。为了避免这种情况，引入了锁的概念。

锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程比如"set"要访问共享数据时，必须先获得锁定；如果已经有别的线程比如"print"获得锁定了，那么就让线程"set"暂停，也就是同步阻塞；等到线程"print"访问完毕，释放锁以后，再让线程"set"继续。

经过这样的处理，打印列表时要么全部输出0，要么全部输出1，不会再出现一半0一半1的尴尬场面。

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) # 获得锁，成功获得锁定后返回True
        # 可选的timeout参数不填时将一直阻塞直到获得锁定
        # 否则超时后将返回False
 threadLock.acquire() print_time(self.name, self.counter, 3) # 释放锁
 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 = [] # 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1) thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2) # 开启新线程
thread1.start() thread2.start() # 添加线程到线程列表
threads.append(thread1) threads.append(thread2) # 等待所有线程完成
for t in threads: t.join() print("Exiting Main Thread")

结果：

Starting Thread-1 Starting Thread-2 Thread-1: Tue Apr 24 11:09:33 2018 Thread-1: Tue Apr 24 11:09:34 2018 Thread-1: Tue Apr 24 11:09:35 2018 Thread-2: Tue Apr 24 11:09:37 2018 Thread-2: Tue Apr 24 11:09:39 2018 Thread-2: Tue Apr 24 11:09:41 2018 Exiting Main Thread

线程优先级队列（ Queue）

Python的Queue模块中提供了同步的、线程安全的队列类，包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列PriorityQueue。这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用。可以使用队列来实现线程间的同步。

Queue模块中的常用方法:

• Queue.qsize() 返回队列的大小
• Queue.empty() 如果队列为空，返回True,反之False
• Queue.full() 如果队列满了，返回True,反之False
• Queue.full 与 maxsize 大小对应
• Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间
• Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)
• Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间
• Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)
• Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
• Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作

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

# 创建新线程
for tName in threadList: thread = myThread(threadID, tName, workQueue) thread.start() threads.append(thread) threadID += 1

# 填充队列
queueLock.acquire() for word in nameList: workQueue.put(word) queueLock.release() # 等待队列清空
while not workQueue.empty(): pass

# 通知线程是时候退出
exitFlag = 1

# 等待所有线程完成
for t in threads: t.join() print("Exiting Main Thread")

结果：

Starting Thread-1 Starting Thread-2 Starting Thread-3 Thread-2 processing One Thread-1 processing Two Thread-3 processing Three Thread-3 processing Four Thread-1 processing Five Exiting Thread-2 Exiting Thread-3 Exiting Thread-1 Exiting Main Thread