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Python多线程之threading之Lock对象

要介绍Python的 threading 模块中的 Lock 对象前, 首先应该了解以下两个概念:

1.基本概念 : 指某个函数/函数库在多线程环境中被调用时, 能够正确地处理多个线程之间的 共享变量 , 使程序功能正常完成. 多个线程访问同一个对象时, 如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行, 也不需要进行额外的同步, 或者在调用方进行任何其他操作,调用这个对象的行为都可以获得正确的结果, 那么这个对象就是线程安全的. 或者说: 一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是 原子操作 或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性, 也就是说我们不用考虑同步的问题.

2.示例 : 比如有间银行只有1000元, 而两个人同时提领1000元时,就有可能拿到总计2000元的金额. 为了避免这个问题, 该间银行提款时应该使用 互斥锁 , 即意味着对同一个资源处理时, 前一个提领交易完成后才处理下一笔交易.

3.线程安全意义 :

4.是否线程安全 :

5.资源竞争 : 即多个线程对同一个资源的改写时, 存在的一种竞争. 如果仅仅是读操作, 则不存在资源竞争的情况.

1.基本概念 : 因为存在上述所说的 线程安全与资源竞争 的情况, 所以引入了 线程锁 . 即通过锁来进行资源请求的限制, 以保证同步执行,避免资源被污染或预期结果不符. 线程锁存在两种状态: 锁定(locked)和非锁定(unlocked).

2.基本方法 :

3.使用示例 :

上述示例如果在不加锁的情况下, 将会出现打印顺序混乱的情况, 不过最终结果都是正确的, 因为即使线程交替执行, 但最终的结果都是一致.

相关问答

Q1: 小白都看懂了，Python 中的线程和进程精讲，建议收藏

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众所周知，CPU是计算机的核心，它承担了所有的计算任务。而操作系统是计算机的管理者，是一个大管家，它负责任务的调度，资源的分配和管理，统领整个计算机硬件。应用程序是具有某种功能的程序，程序运行与操作系统之上

在很早的时候计算机并没有线程这个概念，但是随着时代的发展，只用进程来处理程序出现很多的不足。如当一个进程堵塞时，整个程序会停止在堵塞处，并且如果频繁的切换进程，会浪费系统资源。所以线程出现了

线程是能拥有资源和独立运行的最小单位，也是程序执行的最小单位。一个进程可以拥有多个线程，而且属于同一个进程的多个线程间会共享该进行的资源

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进程时一个具有一定功能的程序在一个数据集上的一次动态执行过程。进程由程序，数据集合和进程控制块三部分组成。程序用于描述进程要完成的功能，是控制进程执行的指令集；数据集合是程序在执行时需要的数据和工作区；程序控制块（PCB）包含程序的描述信息和控制信息，是进程存在的唯一标志

在Python中，通过两个标准库 thread 和 Threading 提供对线程的支持, threading 对 thread 进行了封装。 threading 模块中提供了 Thread , Lock , RLOCK , Condition 等组件

在Python中线程和进程的使用就是通过 Thread 这个类。这个类在我们的 thread 和 threading 模块中。我们一般通过 threading 导入

默认情况下，只要在解释器中，如果没有报错，则说明线程可用

守护模式：

现在我们程序代码中，有多个线程， 并且在这个几个线程中都会去 操作同一部分内容，那么如何实现这些数据的共享呢？

这时，可以使用 threading库里面的锁对象 Lock 去保护

Lock 对象的acquire方法 是申请锁

每个线程在操作共享数据对象之前，都应该申请获取操作权，也就是调用该共享数据对象对应的锁对象的acquire方法，如果线程A 执行了 acquire() 方法，别的线程B 已经申请到了这个锁， 并且还没有释放，那么 线程A的代码就在此处 等待 线程B 释放锁，不去执行后面的代码。

直到线程B 执行了锁的 release 方法释放了这个锁， 线程A 才可以获取这个锁，就可以执行下面的代码了

如：

到在使用多线程时，如果数据出现和自己预期不符的问题，就可以考虑是否是共享的数据被调用覆盖的问题

使用 threading 库里面的锁对象 Lock 去保护

Python中的多进程是通过multiprocessing包来实现的，和多线程的threading.Thread差不多，它可以利用multiprocessing.Process对象来创建一个进程对象。这个进程对象的方法和线程对象的方法差不多也有start(), run(), join()等方法，其中有一个方法不同Thread线程对象中的守护线程方法是setDeamon，而Process进程对象的守护进程是通过设置daemon属性来完成的

守护模式：

其使用方法和线程的那个 Lock 使用方法类似

Manager的作用是提供多进程共享的全局变量，Manager()方法会返回一个对象，该对象控制着一个服务进程，该进程中保存的对象运行其他进程使用代理进行操作

语法：

线程池的基类是 concurrent.futures 模块中的 Executor ， Executor 提供了两个子类，即 ThreadPoolExecutor 和 ProcessPoolExecutor ，其中 ThreadPoolExecutor 用于创建线程池，而 ProcessPoolExecutor 用于创建进程池

如果使用线程池/进程池来管理并发编程，那么只要将相应的 task 函数提交给线程池/进程池，剩下的事情就由线程池/进程池来搞定

Exectuor 提供了如下常用方法：

程序将 task 函数提交（submit）给线程池后，submit 方法会返回一个 Future 对象，Future 类主要用于获取线程任务函数的返回值。由于线程任务会在新线程中以异步方式执行，因此，线程执行的函数相当于一个“将来完成”的任务，所以 Python 使用 Future 来代表

Future 提供了如下方法：

使用线程池来执行线程任务的步骤如下：

最佳线程数目 = （（线程等待时间+线程CPU时间）/线程CPU时间 ）* CPU数目

也可以低于 CPU 核心数

使用线程池来执行线程任务的步骤如下：

关于进程的开启代码一定要放在 if __name__ == '__main__': 代码之下，不能放到函数中或其他地方

开启进程的技巧

开启进程的数量最好低于最大 CPU 核心数

Q2: python之多线程原理

并发：逻辑上具备同时处理多个任务的能力。

并行：物理上在同一时刻执行多个并发任务。

举例：开个QQ，开了一个进程，开了微信，开了一个进程。在QQ这个进程里面，传输文字开一个线程、传输语音开了一个线程、弹出对话框又开了一个线程。

总结：开一个软件，相当于开了一个进程。在这个软件运行的过程里，多个工作同时运转，完成了QQ的运行，那么这个多个工作分别有多个线程。

线程和进程之间的区别：

进程在python中的使用，对模块threading进行操作，调用的这个三方库。可以通过 help(threading) 了解其中的方法、变量使用情况。也可以使用 dir(threading) 查看目录结构。

current_thread_num = threading.active_count() # 返回正在运行的线程数量

run_thread_len = len(threading.enumerate()) # 返回正在运行的线程数量

run_thread_list = threading.enumerate() # 返回当前运行线程的列表

t1=threading.Thread(target=dance) #创建两个子线程，参数传递为函数名

t1.setDaemon(True) # 设置守护进程，守护进程：主线程结束时自动退出子线程。

t1.start() # 启动子线程

t1.join() # 等待进程结束 exit()`# 主线程退出，t1子线程设置了守护进程，会自动退出。其他子线程会继续执行。