如何改變 Python 中線程的執行順序


一、主線程會等待所有的子線程結束后才結束

首先我看下最普通情況下,主線程和子線程的情況。

import threading
from time import sleep, ctime

def sing():
    for i in range(3):
        print("正在唱歌...%d" % i)
        sleep(1)


def dance():
    for i in range(3):
        print("正在跳舞...%d" % i)
        sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    print('---開始---:%s' % ctime())

    t1 = threading.Thread(target=sing)
    t2 = threading.Thread(target=dance)

    t1.start()
    t2.start()

    print('---結束---:%s' % ctime())

運行結果:

主線程會等待所有子線程結束才會結束

最后一行打印的代碼就算在一開始運行了,程序也不會結束。

只有等待所有的子線程(sing 和 dance)都執行完畢,主線程才會結束,即程序結束。

二、默認狀態下,多線程的執行順序是不確定的

我們先來看一段代碼:

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        for i in range(3):
            time.sleep(1)
            msg = "I'm "+self.name+' @ '+str(i)
            print(msg)

def test():
    for i in range(5):
        t = MyThread()
        t.start()

if __name__ == '__main__':
    test()

運行結果:

I'm Thread-1 @ 0
I'm Thread-2 @ 0
I'm Thread-3 @ 0
I'm Thread-4 @ 0
I'm Thread-5 @ 0
I'm Thread-1 @ 1
I'm Thread-3 @ 1
I'm Thread-2 @ 1
I'm Thread-4 @ 1
I'm Thread-5 @ 1
I'm Thread-1 @ 2
I'm Thread-3 @ 2
I'm Thread-2 @ 2
I'm Thread-4 @ 2
I'm Thread-5 @ 2

每次的運行結果可能都不一樣,但大體差不多。

說明:

從代碼和執行結果我們可以看出,多線程程序的執行順序是不確定的。

當執行到 sleep 語句時,線程將被阻塞,到 sleep 結束后,線程進入就緒狀態,等待調度,而線程調度將自行選擇一個線程執行。

上面的代碼中只能保證每個線程都運行完整個 run 函數,但是線程的啟動順序、run 函數中每次循環的執行順序都不能確定。

總結

每個線程默認有一個名字,盡管上面的例子中沒有指定線程對象的 name,但是 python 會自動為線程指定一個名字。

當線程的 run() 方法結束時該線程完成。

無法控制線程調度程序,但可以通過別的方式來影響線程調度的方式。

三、Python daemon 守護線程詳解

當程序中擁有多個線程時,主線程執行結束並不會影響子線程繼續執行。

換句話說,只有程序中所有線程全部執行完畢后,程序才算真正結束。

Python 還支持創建另一種線程,稱為守護線程(或后台線程)。

此類線程的特點是,當程序中主線程及所有非守護線程執行結束時,未執行完畢的守護線程也會隨之消亡,程序將結束運行。

守護線程本質也是線程,因此其創建方式和普通線程一樣,唯一不同之處在於,將普通線程設為守護線程,需通過線程對象調用其 damon 屬性,將該屬性的值改為 True。

注意:線程對象調用 daemon 屬性必須在調用 start() 方法之前,否則 Python 解釋器將報 RuntimeError 錯誤。

import threading

def action(len):
    for i in range(len):
        print(threading.current_thread().getName() + "," + str(i))

def main():
    t1 = threading.Thread(target=action, args=(10,))
    # 設置子線程為守護進程
    t1.daemon = True
    t1.start()

    for i in range(3):
        print(threading.current_thread().getName()+','+str(i))

if __name__ == "__main__":
    main()

運行結果:

Thread-1,0
MainThread,0
MainThread,1
MainThread,2

程序中,子線程里的程序就循環了一次,接着主線程執行完后,子線程就不打印信息了。

由於該程序中除了守護線程就只有主線程,因此只要主線程執行結束,則守護線程也隨之消亡。

四、控制線程執行順序

通過前面的學習我們知道,主線程和子線程會輪流獲得 CPU 的資源。

但有時候,我們想讓某個子線程先執行,然后再讓主線程執行代碼,該如何實現呢?

很簡單,通過調用線程對象的 join() 方法即可。

join() 方法的功能是在程序指定位置,優先讓該方法的調用者使用 CPU 資源。

該方法的語法格式如下:

thread.join( [timeout] )

timeout 參數作為可選參數,其功能是指定 thread 線程最多可以霸占 CPU 資源的時間(以秒為單位)。

如果省略,則默認直到 thread 執行結束(進入死亡狀態)才釋放 CPU 資源。

我們仍舊拿上面的例子來舉例:

import threading

def action(len):
    for i in range(len):
        print(threading.current_thread().getName() + "," + str(i))

def main():
    t1 = threading.Thread(target=action, args=(10,))
    # 設置子線程為守護進程
    t1.daemon = True
    t1.start()
    t1.join()
    for i in range(3):
        print(threading.current_thread().getName()+','+str(i))

if __name__ == "__main__":
    main()

我們在子線程調用的后面,添加了 t1.join()。

運行結果:

Thread-1,0
Thread-1,1
Thread-1,2
Thread-1,3
Thread-1,4
Thread-1,5
Thread-1,6
Thread-1,7
Thread-1,8
Thread-1,9
MainThread,0
MainThread,1
MainThread,2

上面的例子中,t1 線程調用了 join() 方法,並且沒有指定具體的 timeout 參數值。

這意味着如果程序想繼續往下執行,必須先執行完 t1 子線程。


編程的朝聖之路


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