python 多線程筆記（5）-- 生產者/消費者模式

 

我們已經知道，對公共資源進行互斥訪問，可以使用Lock上鎖，或者使用RLock去重入鎖。

 

但是這些都只是方便於處理簡單的同步現象，我們甚至還不能很合理的去解決使用Lock鎖帶來的死鎖問題。

要解決更復雜的同步問題，就必須考慮別的辦法了。

 

threading提供的Condition對象提供了對復雜線程同步問題的支持。

Condition被稱為條件變量，除了提供與Lock類似的acquire和release方法外，還提供了wait和notify方法。

 

使用Condition的主要方式為：

線程首先acquire一個條件變量，然后判斷一些條件。如果條件不滿足則wait；如果條件滿足，進行一些 處理改變條件后，通過notify方法通知其他線程，其他處於wait狀態的線程接到通知后會重新判斷條件。不斷的重復這一過程，從而解決復雜的同步問 題。

 

下面我們通過很著名的“生產者-消費者”模型來來演示下，在Python中使用Condition實現復雜同步。

 

生產者和消費者，各一個線程，雙方將會圍繞products來產生同步問題，首先是2個生成者生產products ，而接下來的10個消費者將會消耗products

import threading
import time
 
condition = threading.Condition()
products = 0
 
class Producer(threading.Thread):
    '''生產者'''
    ix = [0] # 生產者實例個數
             # 閉包，必須是數組，不能直接 ix = 0
    def __init__(self, ix=0):
        super().__init__()
        self.ix[0] += 1
        self.setName('生產者' + str(self.ix[0]))
 
    def run(self):
        global condition, products
        
        while True:
            if condition.acquire():
                if products < 10:
                    products += 1;
                    print("{}：庫存不足(10-)。我努力生產了1件產品，現在產品總數量 {}".format(self.getName(), products))
                    condition.notify()
                else:
                    print("{}：庫存充足(10+)。讓我休息會兒，現在產品總數量 {}".format(self.getName(), products))
                    condition.wait();
                condition.release()
                time.sleep(2)


class Consumer(threading.Thread):
    '''消費者'''
    ix = [0] # 消費者實例個數
             # 閉包，必須是數組，不能直接 ix = 0
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.ix[0] += 1
        self.setName('消費者' + str(self.ix[0]))
 
    def run(self):
        global condition, products
        
        while True:
            if condition.acquire():
                if products > 1:
                    products -= 1
                    print("{}：我消費了1件產品，現在產品數量 {}".format(self.getName(), products))
                    condition.notify()
                else:
                    print("{}：只剩下1件產品，我停止消費。現在產品數量 {}".format(self.getName(), products))
                    condition.wait();
                condition.release()
                time.sleep(2)



if __name__ == "__main__":
    for i in range(2):
        p = Producer()
        p.start()
 
    for i in range(10):
        c = Consumer()
        c.start()

 

另外：

Condition對象的構造函數可以接受一個Lock/RLock對象作為參數，

如果沒有指定，則Condition對象會在內部自行創建一個 RLock；

除了notify方法外，Condition對象還提供了notifyAll方法，可以通知waiting池中的所有線程嘗試acquire 內部鎖。

由於上述機制，處於waiting狀態的線程只能通過notify方法喚醒，所以notifyAll的作用在於防止有線程永遠處於沉默狀態。