Python多线程编程

原文

运行几个线程和同时运行几个不同的程序类似，它有以下好处：

• 一个进程内的多个线程和主线程分享相同的数据空间，比分开不同的过程更容易分享信息或者彼此通信。
• 线程有时叫做轻量化过程，而且他们不要求更多的内存开支；它们比过程便宜。

一个线程的顺序是：启动，执行和停止。有一个指令指针跟踪线程正在运行的上下文在哪里。

• 它可以被抢占（中断）
• 它能暂时被挂起（也叫做休眠），而别的线程在运行--这也叫做yielding（让步）。

开始一个新线程：

要生成一个线程，需要调用在thread模块中方法如下：

thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

这种函数调用提供了创建新线程快速和有效的方法，适用于Windows和Linux。

方法立即返回，而子线程启动并调用函数，函数的参数为传递的args列表。当函数返回时，线程结束。

在这里，args是参数元组；调用函数而不传递任何参数使用空的元组。kwargs是可选的关键字参数字典。

例子：

#!/usr/bin/python

import thread
import time

# Define a function for the thread
def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print "%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )

# Create two threads as follows
try:
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
   print "Error: unable to start thread"

while 1:
   pass

上述代码执行时，产生以下结果：

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:17 2009

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:19 2009

Thread-2: Thu Jan 22 15:42:19 2009

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:21 2009

Thread-2: Thu Jan 22 15:42:23 2009

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:23 2009

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:25 2009

Thread-2: Thu Jan 22 15:42:27 2009

Thread-2: Thu Jan 22 15:42:31 2009

Thread-2: Thu Jan 22 15:42:35 2009

尽管对于低级别的线程，它是非常有效的，然而thread模块与较新的线程模块相比，其功能还是非常有限的。

Threading模块：

与前一节讨论的thread模块相比，从Python2.4开始包含的较新的threading模块，为线程提供了更多强大、高级的支持。

threading模块包含了thread模块中所有的方法，并提供一些其余的方法：

• threading.activeCount():返回激活的线程对象的数目
• theading.currentThread():返回调用者的线程控制中线程对象的数目
• threading.enumerate(): 返回当前活动的线程对象列表

除了方法，threading模块有Thread类实现threading。Thread类提供的方法如下：

• run():线程的入口点
• start():调用run方法启动线程
• join(time):等待线程结束
• isAlive():检查一个线程是否仍旧在执行
• getName():返回线程的名字
• setName():设置一个线程的名字

使用Threading模块创建线程：

要使用threading模块实现一个新线程，你得先如下做：

• 定义Thread类的一个子类。
• 重写__init__(self,[,args])方法以增加额外的参数
• 然后，重写run(self[,args])方法以实现线程启动后要做的事情

在你创建新的Thread子类以后，你可以创建它的一个实例，然后引用start()来开启一个新线程，它会依次调用call方法。

例子：

#!/usr/bin/python

import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print "Starting " + self.name
        print_time(self.name, self.counter, 5)
        print "Exiting " + self.name

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        if exitFlag:
            thread.exit()
        time.sleep(delay)
        print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
        counter -= 1

# Create new threads
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# Start new Threads
thread1.start()
thread2.start()

print "Exiting Main Thread"

上述代码执行后，它会产出如下结果：

Starting Thread-1

Starting Thread-2

Exiting Main Thread

Thread-1: Thu Mar 21 09:10:03 2013

Thread-1: Thu Mar 21 09:10:04 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:10:04 2013

Thread-1: Thu Mar 21 09:10:05 2013

Thread-1: Thu Mar 21 09:10:06 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:10:06 2013

Thread-1: Thu Mar 21 09:10:07 2013

Exiting Thread-1

Thread-2: Thu Mar 21 09:10:08 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:10:10 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:10:12 2013

Exiting Thread-2

同步线程：

Python提供的threading模块包括一个易于实现的锁定机制，以允许你同步线程。创建一个新锁通过调用Lock()实现，它也返回这个新锁。

新锁对象的accquire(blocking)方法，用来强制线程同步运行。可选的blocking参数使你能够控制线程是否请求锁。

如果blocking设置为0，线程在不能获取锁时立即返回0值；而blocking设置为1时，线程获取锁以后返回1值。如果blocking设置为1，线程将会阻塞，一直等到锁释放。

新锁对象的release()方法用来释放不再需要的锁。

例子：

#!/usr/bin/python

import threading
import time

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print "Starting " + self.name
        # Get lock to synchronize threads
        threadLock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter, 3)
        # Free lock to release next thread
        threadLock.release()

def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        time.sleep(delay)
        print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
        counter -= 1

threadLock = threading.Lock()
threads = []

# Create new threads
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# Start new Threads
thread1.start()
thread2.start()

# Add threads to thread list
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

# Wait for all threads to complete
for t in threads:
    t.join()
print "Exiting Main Thread"

当上述代码执行后，它产生以下结果：

Starting Thread-1

Starting Thread-2

Thread-1: Thu Mar 21 09:11:28 2013

Thread-1: Thu Mar 21 09:11:29 2013

Thread-1: Thu Mar 21 09:11:30 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:11:32 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:11:34 2013

Thread-2: Thu Mar 21 09:11:36 2013

Exiting Main Thread

多线程优先级 队列：

Queue模块允许你创建一个新的队列对象，以盛放一定数量的项目。

控制Queue有以下方法：

• get():从队列移除一个项目并返回它
• put():把项目放入队列
• qsize():返回当前队列中项目的数量
• empty():如果队列为空，返回True，反之为False
• full():如果队列满了返回True，反之为False

例子：

#!/usr/bin/python

import Queue
import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, q):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.q = q
    def run(self):
        print "Starting " + self.name
        process_data(self.name, self.q)
        print "Exiting " + self.name

def process_data(threadName, q):
    while not exitFlag:
        queueLock.acquire()
        if not workQueue.empty():
            data = q.get()
            queueLock.release()
            print "%s processing %s" % (threadName, data)
        else:
            queueLock.release()
        time.sleep(1)

threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = Queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1

# Create new threads
for tName in threadList:
    thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
    thread.start()
    threads.append(thread)
    threadID += 1

# Fill the queue
queueLock.acquire()
for word in nameList:
    workQueue.put(word)
queueLock.release()

# Wait for queue to empty
while not workQueue.empty():
    pass

# Notify threads it's time to exit
exitFlag = 1

# Wait for all threads to complete
for t in threads:
    t.join()
print "Exiting Main Thread"

当上述代码执行后，它产生以下结果：

Starting Thread-1

Starting Thread-2

Starting Thread-3

Thread-1 processing One

Thread-2 processing Two

Thread-3 processing Three

Thread-1 processing Four

Thread-2 processing Five

Exiting Thread-3

Exiting Thread-1

Exiting Thread-2

Exiting Main Thread

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