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线程实战

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盛夏光年_49e9
2017.11.24 21:06* 字数 2480

多线程-threading

python的thread模块是比较底层的模块,python的threading模块是对thread做了一些包装的,可以更加方便的被使用

1.可以明显看出使用了多线程并发的操作,花费时间要短很多

2.创建好的线程,需要调用start()方法来启动

线程的执行顺序

结果来看:主线程会等待所有的子线程结束后才结束


从代码和执行结果我们可以看出,多线程程序的执行顺序是不确定的。当执行到sleep语句时,线程将被阻塞(Blocked),到sleep结束后,线程进入就绪(Runnable)状态,等待调度。而线程调度将自行选择一个线程执行。上面的代码中只能保证每个线程都运行完整个run函数,但是线程的启动顺序、run函数中每次循环的执行顺序都不能确定。

查看线程数量


线程中的守护进程

线程执行代码的封装

通过使用threading模块能完成多任务的程序开发,为了让每个线程的封装性更完美,所以使用threading模块时,往往会定义一个新的子类class,只要继承threading.Thread就可以了,然后重写run方法

说明

·python的threading.Thread类有一个run方法,用于定义线程的功能函数,可以在自己的线程类中覆盖该方法。而创建自己的线程实例后,通过Thread类的start方法,可以启动该线程,交给python虚拟机进行调度,当该线程获得执行的机会时,就会调用run方法执行线程。

多线程-共享全局变量



总结:

·在一个进程内的所有线程共享全局变量,能够在不适用其他方式的前提下完成多线程之间的数据共享(这点要比多进程要好)

·缺点就是,线程是对全局变量随意遂改可能造成多线程之间对全局变量的混乱(即线程非安全)

进程VS线程

·进程,能够完成多任务,比如 在一台电脑上能够同时运行多个QQ

·线程,能够完成多任务,比如 一个QQ中的多个聊天窗口

定义的不同

·进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.

·线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.

区别

·一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.

·线程的划分尺度小于进程(资源比进程少),使得多线程程序的并发性高。

·进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率

·线程不能够独立执行,必须依存在进程中

优缺点

线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;而进程正相反。

同步的概念

1.多线程开发可能遇到的问题

同步不是一起的意思,是协同步调

2.什么是同步

同步就是协同步调,按预定的先后次序进行运行。如:你说完,我再说。

"同"字从字面上容易理解为一起动作

其实不是,"同"字应是指协同、协助、互相配合。

如进程、线程同步,可理解为进程或线程A和B一块配合,A执行到一定程度时要依靠B的某个结果,于是停下来,示意B运行;B依言执行,再将结果给A;A再继续操作。

3.解决问题的思路

对于本小节提出的那个计算错误的问题,可以通过线程同步来进行解决

思路,如下:

1.系统调用t1,然后获取到num的值为0,此时上一把锁,即不允许其他现在操作num

2.对num的值进行+1

3.解锁,此时num的值为1,其他的线程就可以使用num了,而且是num的值不是0而是1

4.同理其他线程在对num进行修改时,都要先上锁,处理完后再解锁,在上锁的整个过程中不允许其他线程访问,就保证了数据的正确性

互斥锁

当多个线程几乎同时修改某一个共享数据的时候,需要进行同步控制

线程同步能够保证多个线程安全访问竞争资源,最简单的同步机制是引入互斥锁。

互斥锁为资源引入一个状态:锁定/非锁定。

某个线程要更改共享数据时,先将其锁定,此时资源的状态为“锁定”,其他线程不能更改;直到该线程释放资源,将资源的状态变成“非锁定”,其他的线程才能再次锁定该资源。互斥锁保证了每次只有一个线程进行写入操作,从而保证了多线程情况下数据的正确性。

引出锁

锁的实例1:

上锁解锁过程

当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时,锁就进入“locked”状态。

每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁,该线程就会变为“blocked”状态,称为“阻塞”,直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后,锁进入“unlocked”状态。

线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁,并使得该线程进入运行(running)状态。

总结

锁的好处:

·确保了某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整地执行

锁的坏处:

·阻止了多线程并发执行,包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行,效率就大大地下降了

·由于可以存在多个锁,不同的线程持有不同的锁,并试图获取对方持有的锁时,可能会造成死锁

多线程-非共享数

对于全局变量,在多线程中要格外小心,否则容易造成数据错乱的情况发生

1.非全局变量是否要加锁呢?

结论:·在多线程开发中,全局变量是多个线程都共享的数据,而局部变量等是各自线程的,是非共享的

死锁

在线程间共享多个资源的时候,如果两个线程分别占有一部分资源并且同时等待对方的资源,就会造成死锁。

尽管死锁很少发生,但一旦发生就会造成应用的停止响应

同步应用

多个线程有序执行

·可以使用互斥锁完成多个任务,有序的进程工作,这就是线程的同步

生产者与消费者模式

3. Queue的说明

1.对于Queue,在多线程通信之间扮演重要的角色

2.添加数据到队列中,使用put()方法

3.从队列中取数据,使用get()方法

4.判断队列中是否还有数据,使用qsize()方法

4.生产者消费者模式的说明

·为什么要使用生产者和消费者模式

在线程世界里,生产者就是生产数据的线程,消费者就是消费数据的线程。在多线程开发当中,如果生产者处理速度很快,而消费者处理速度很慢,那么生产者就必须等待消费者处理完,才能继续生产数据。同样的道理,如果消费者的处理能力大于生产者,那么消费者就必须等待生产者。为了解决这个问题于是引入了生产者和消费者模式。

·什么是生产者消费者模式

生产者消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯,而通过阻塞队列来进行通讯,所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理,直接扔给阻塞队列,消费者不找生产者要数据,而是直接从阻塞队列里取,阻塞队列就相当于一个缓冲区,平衡了生产者和消费者的处理能力。

这个阻塞队列就是用来给生产者和消费者解耦的。纵观大多数设计模式,都会找一个第三者出来进行解耦,

日记本
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