python中的多线程实例教程

本文以实例形式较为详细的讲述了Python中多线程的用法，在Python程序设计中有着比较广泛的应用。分享给大家供大家参考之用。具体分析如下：

python中关于多线程的操作可以使用thread和threading模块来实现，其中thread模块在Py3中已经改名为_thread，不再推荐使用。而threading模块是在thread之上进行了封装，也是推荐使用的多线程模块，本文主要基于threading模块进行介绍。在某些版本中thread模块可能不存在，要使用dump_threading来代替threading模块。

一、线程创建

threading模块中每个线程都是一个Thread对象，创建一个线程有两种方式，一种是将函数传递到Thread对象中执行，另一种是从Thread继承，然后重写run方法（是不是跟Java很像）。

下面使用这两种方法分别创建一个线程并同时执行

    import random, threading
    def threadFunction():
      for i in range(10):
        print 'ThreadFuction - %d'%i
        time.sleep(random.randrange(0,2))


    class ThreadClass(threading.Thread):
      def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self);

      def run(self):
        for i in range(10):
          print 'ThreadClass - %d'%i
          time.sleep(random.randrange(0,2))

    if __name__ == '__main__':
      tFunc = threading.Thread(target = threadFunction);
      tCls = ThreadClass()
      tFunc.start()
      tCls.start()

执行结果如下，可以看到两个线程在交替打印。至于空行和一行多个输出，是因为Py的print并不是线程安全的，在当前线程的print打印了部分内容后，准备打印换行之前，被别的线程中的print抢先，在换行之前打印了其它的内容。

    ThreadFuction - 0
    ThreadFuction - 1
    ThreadFuction - 2
    ThreadClass - 0
    ThreadFuction - 3
    ThreadClass - 1
    ThreadFuction - 4
    ThreadClass - 2
    ThreadClass - 3
    ThreadClass - 4ThreadFuction - 5

    ThreadClass - 5
    ThreadClass - 6
    ThreadClass - 7
    ThreadClass - 8
    ThreadFuction - 6ThreadClass - 9

    ThreadFuction - 7
    ThreadFuction - 8
    ThreadFuction - 9

Thread类的构造函数定义如下

    class threading.Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

group： 留作ThreadGroup扩展使用，一般没什么用
target：新线程的任务函数名
name： 线程名，一般也没什么用
args： tuple参数
kwargs：dictionary参数

Thread类的成员变量和函数如下

start() 启动一个线程
run() 线程执行体，也是一般要重写的内容
join([timeout]) 等待线程结束
name 线程名
ident 线程ID
daemon 是否守护线程
isAlive()、is_alive() 线程是否存活
getName()、setName() Name的get&set;方法
isDaemon()、setDaemon() daemon的get&set;方法

这里的守护线程与Linux中的守护进程并不是一个概念。这里是指当所有守护线程退出后主程序才会退出，否则即使线程任务没有结束，只要不是守护线程，都会跟着主程序一起退出。而Linux中的守护进程定义正好相反，守护进程已经脱离父进程，不会随着父进程的结束而退出。

二、线程同步

线程同步是多线程中的一个核心问题，threading模块对线程同步有着良好的支持、包括线程特定数据、信号量、互斥锁、条件变量等。

1.线程特定数据

简而言之，线程特定数据就是线程独自持有的全局变量，相互之间的修改不会造成影响。

threading模块中使用local()方法生成一个线程独立对象，举例如下，其中sleep(1)是为了保证让子线程先运行完再运行接下来的语句。

    data = threading.local()
    def threadFunction():
      global data
      data.x = 3
      print threading.currentThread(), data.x

    if __name__ == '__main__':
      data.x = 1
      tFunc = threading.Thread(target = threadFunction).start();
      time.sleep(1)
      print threading.current_thread(), data.x

    <Thread(Thread-1, started 36208)> 3
    <_MainThread(MainThread, started 35888)> 1

输出如上，可以看到，Thread-1中对data.x的修改并没有影响到主线程中data.x的值。

2.互斥锁

threading中定义了两种锁：threading.Lock和threading.RLock。两者的不同在于后者是可重入锁，也就是说在一个线程内重复LOCK同一个锁不会发生死锁，这与POSIX中的PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE也就是可递归锁的概念是相同的。

关于互斥锁的API很简单，只有三个函数――――分配锁，上锁，解锁。

threading.Lock() 分配一个互斥锁
acquire([blocking=1]) 上锁(阻塞或者非阻塞，非阻塞时相当于try_lock，通过返回False表示已经被其它线程锁住。)
release() 解锁
下面通过一个例子来说明互斥锁的使用。在之前的例子中，多线程print会造成混乱的输出，这里使用一个互斥锁，来保证每行一定只有一个输出。

    def threadFunction(arg):
      while True:
        lock.acquire()
        print 'ThreadFuction - %d'%arg
        lock.release()

    if __name__ == '__main__':
      lock = threading.Lock()
      threading.Thread(target = threadFunction, args=(1,)).start();
      threading.Thread(target = threadFunction, args=(2,)).start();

3.条件变量

条件变量总是与互斥锁一起使用的，threading中的条件变量默认绑定了一个RLock，也可以在初始化条件变量的时候传进去一个自己定义的锁。

可用的函数如下

    threading.Condition([lock]) 分配一个条件变量
    acquire(*args)        条件变量上锁
    release()          条件变量解锁
    wait([timeout])       等待唤醒，timeout表示超时
    notify(n=1)         唤醒最大n个等待的线程
    notifyAll()、notify_all()  唤醒所有等待的线程
    下面这个例子使用条件变量来控制两个线程交替运行

    num = 0
    def threadFunction(arg):
      global num
      while num < 10:
        cond.acquire()
        while num % 2 != arg:
          cond.wait()
        print 'Thread %d - %d' %(arg, num)
        num += 1
        cond.notify()
        cond.release()

    if __name__ == '__main__':
      cond = threading.Condition()
      threading.Thread(target = threadFunction, args=(0,)).start();
      threading.Thread(target = threadFunction, args=(1,)).start();

输出如下

    Thread 0 - 0
    Thread 1 - 1
    Thread 0 - 2
    Thread 1 - 3
    Thread 0 - 4
    Thread 1 - 5
    Thread 0 - 6
    Thread 1 - 7
    Thread 0 - 8
    Thread 1 - 9
    Thread 0 - 10

其实上面这个程序是有问题的，我们想打印的是0~9，但实际上10也被打印了出来，原因很简单，因为两个线程交替打印，使得num在一个线程中可能加2，从而导致10被打印出来，所以必须在打印前再次check。

相信本文所述对大家的Python程序设计有一定的借鉴价值。