【跟我一起学Python吧】Python 多线程

其实自我感觉Python的多线程很类似于Java的多线程机制，但是比JAVA的多线程更灵活。在早期的Python多线程实现中，采用了thread模块。例如:

Python代码  

1. from time import ctime,sleep
2. from thread import start_new_thread
3. def loop1():
4. print "enter loop1:",ctime();
5. sleep(3);
6. print "leave loop1:",ctime();
7. def loop2():
8. print "enter loop2:",ctime();
9. sleep(5);
10. print "leave loop2:",ctime();
11. def main():
12. print "main begin:",ctime();
13. start_new_thread(loop1, ());
14. start_new_thread(loop2,());
15. sleep(8);
16. print "main end:",ctime();
17. if __name__=="__main__":
18. main();

简单介绍下这个代码块中的函数功能，sleep是线程睡眠时间，几乎等价于JAVA中的Thread.sleep(millionseconds)

start_new_thread是实例化一个线程并运行的方法，方法的第一个参数接受一个线程运行时所执行的函数对象，第二个参数是方法执行时所需要的参数，以一个元组的形式传入。

这大概是最早期的Python多线程实现了，注意代码中的main线程里的sleep(8)。这里的睡眠时间只能比3+5大，而不能小。如果小于这个时间，那么main主线程会提前退出，导致无论其子线程是否是后台线程，都将会中断，从而抛出线程中断异常，类似于Java的ThreadInterruptException。这个致命的影响几乎就是这个模块后期被抛弃的罪魁祸首。

当然在早期的Python多线程中，你可以利用加锁的机制来避免出现这个情况。稍微改动下以上代码:

Python代码  

1. import thread;
2. from time import sleep,ctime;
3. from random import choice
4. #The first param means the thread number
5. #The second param means how long it sleep
6. #The third param means the Lock
7. def loop(nloop,sec,lock):
8. print "Thread ",nloop," start and will sleep ",sec;
9. sleep(sec);
10. print "Thread ",nloop," end  ",sec;
11. lock.release();
12. def main():
13. seconds=[4,2];
14. locks=[];
15. for i in range(len(seconds)) :
16. lock=thread.allocate_lock();
17. lock.acquire();
18. locks.append(lock);
19. print "main Thread begins:",ctime();
20. for i,lock in enumerate(locks):
21. thread.start_new_thread(loop,(i,choice(seconds),lock));
22. for lock in locks :
23. while lock.locked() :
24. pass;
25. print "main Thread ends:",ctime();
26. if __name__=="__main__" :
27. main();

这里对Python线程运行时加入了锁监控机制，介绍下红色字体标志的几个方法(其实红色字体中的lock实质是thread.lockType实例。 )：

从以上介绍可以看出这个Lock类非常类似于JDK5.0中的java.util.concurrent.locks.Lock。不知道Doug Lea有没有参与这个模块的开发，哈哈~~(纯属YY)，只是比JAVA中的LOCK类多了一个方法locked，用于检测Lock对象是否还处于加锁的状态。

所以上一个例子的工作原理就是在启动线程的时候，给每个线程都加了一把锁，直到线程运行介绍，再释放这个锁。同时在Python的main线程中用一个while循环来不停的判断每个线程锁已释放。这个方法虽然避免了最开始的例子中人为的时间控制，但是还不方便，高效。

所以在较新的Python版本中，都推荐使用threading模块。

看下threading模块的API，有过JAVA开发经验的会发现它和java.lang.Thread类非常接近。这里需要说的一点就是threading的run方法可以返回函数值，这点在用于跟踪和判断线程运行正常与否非常有作用。

threading模块支持三种方法来创建线程。而前两种方式都与其Thread类有关。看下它的简要说明：

Python代码  

1. class Thread(_Verbose) :
2. __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs=None, verbose=None)

其中target指的是一个具体的函数，或者可调用的类实例(这里指实现了__call__方法的类实例)

第一种方法：指定线程运行的时候调用的函数。举例如下：

Python代码  

1. from time import ctime,sleep
2. import threading;
3. from random import choice
4. def loop(number,sec):
5. print "Thread ",number," begins and will sleep ",sec," at ",ctime();
6. sleep(sec);
7. print "Thread ",number,"ends at ",ctime();
8. def main():
9. seconds=[2,4];
10. threads=[];
11. array=range(len(seconds));
12. for i in array :
13. t=threading.Thread(target=loop,args=(i,choice(seconds)));
14. threads.append(t);
15. print "main Thread begins at ",ctime();
16. for t in threads :
17. t.start();
18. for t in threads :
19. t.join();
20. print "main Thread ends at ",ctime();
21. if __name__=="__main__" :
22. main();

从图上可以看出，这里target指向了一个具体的函数对象，而args传入了该方法调用时所必须的参数。这里传入了一个随即的睡眠时间。其中thread.join表示要等待该线程终止，和java中的Thread.join(long millionseconds)作用一样，如果不指定具体的时间的话，将会一直等待下去。

第二种方法就是指定一个可调用的类实例，实际上与前面一种非常的接近。如下所示:

Python代码  

1. from time import ctime,sleep
2. import threading;
3. from random import choice
4. class ThreadFunc(object):
5. def __init__(self,func,args,name):
6. self.func=func;
7. self.args=args;
8. self.name=name;
9. def __call__(self):
10. self.func(*self.args);
11. def loop(number,sec):
12. print "Thread ",number," begins and will sleep ",sec," at ",ctime();
13. sleep(sec);
14. print "Thread ",number,"ends at ",ctime();
15. def main():
16. seconds=[2,4];
17. threads=[];
18. array=range(len(seconds));
19. for i in array :
20. t=threading.Thread(target=ThreadFunc(loop,(i,choice(seconds)),loop.__name__));
21. threads.append(t);
22. print "main Thread begins at ",ctime();
23. for t in threads :
24. t.start();
25. for t in threads :
26. t.join();
27. print "main Thread ends at ",ctime();
28. if __name__=="__main__" :
29. main();

这里只是将target指向从一个函数对象变成了一个可调用的类实例。

重点推荐下第三种方式，用继承threading.Thread的方式来实现线程，有过Java多线程应用的朋友一定会对下面的例子非常熟悉。

Python代码  

1. from time import ctime,sleep
2. import threading;
3. from random import choice
4. class MyThread(threading.Thread):
5. def __init__(self,func,args,name):
6. super(MyThread,self).__init__();
7. self.func=func;
8. self.args=args;
9. self.name=name;
10. def run(self):
11. self.result=self.func(*self.args);
12. def getResult(self):
13. return self.result;
14. def loop(number,sec):
15. print "Thread ",number," begins and will sleep ",sec," at ",ctime();
16. sleep(sec);
17. print "Thread ",number,"ends at ",ctime();
18. def main():
19. seconds=[2,4];
20. threads=[];
21. array=range(len(seconds));
22. for i in array :
23. t=MyThread(loop,(i,choice(seconds)),loop.__name__);
24. threads.append(t);
25. print "main Thread begins at ",ctime();
26. for t in threads :
27. t.start();
28. for t in threads :
29. t.join();
30. print "main Thread ends at ",ctime();
31. if __name__=="__main__" :
32. main();

从上面可以看出MyThread继承了threading.Thread类，并在初始化方法中执行了必要的参数赋值。值得注意的是在Java类的继承中，如果不显示的指定调用父类的构造方法，那么默认将调用父类的无参构造方法。而在Python中，就不会主动去调用。所以这里需要显示的调用父类的初始化方法。

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