Python 模块 threading 基于线程的并行
说明
《Python 教程》 持续更新中，提供建议、纠错、催更等加作者微信: gairuo123（备注：pandas教程）和关注公众号「盖若」ID: gairuo。跟作者学习，请进入 Python学习课程。欢迎关注作者出版的书籍：《深入浅出Pandas》 和 《Python之光》。
Python 的 threading 模块是实现多线程编程的强大工具。它提供了一种在单个程序中同时执行多个操作的方法，使得开发者能够创建并管理线程，从而提高程序的效率和响应性。
目录
- - 主要函数
- ~ threading.active_count() 当前活动线程数
- ~ threading.current_thread() 当前正在执行的线程对象
- ~ threading.enumerate() 当前所有活动线程对象列表
- - 对象相关
- ~ Thread 线程对象
- ~ Lock 线程锁
- ~ RLock 递归锁
- ~ Condition 线程条件对象
- ~ Semaphore 信号量对象
- ~ Event 事件对象
- ~ Timer 定时器对象
- ~ Barrier 栅栏对象
模块简介
threading 模块建立在低级 _thread 模块之上，提供了更高级、更易用的接口。它的核心是 Thread 类，允许通过继承该类或传递可调用对象来定义线程行为。模块还包含多种同步原语，如锁、事件、条件变量和信号量，用于协调线程间的操作和资源访问。
使用 threading 模块，开发者可以轻松创建后台线程、设置线程优先级、进行线程间通信，以及管理线程生命周期。它特别适合处理I/O密集型任务，如网络操作或文件处理，可以在等待I/O操作完成时执行其他任务，从而提高程序整体效率。
然而，由于Python的全局解释器锁（GIL）的存在，threading 在处理CPU密集型任务时可能无法充分利用多核处理器。此外，多线程编程也带来了一些挑战，如死锁、竞态条件等并发问题，需要开发者谨慎设计和实现。
尽管如此，threading 模块仍然是Python标准库中不可或缺的组件，为并发编程提供了简洁而强大的工具集。它使得开发者能够编写更高效、更具响应性的程序，特别是在处理需要并行执行多个任务的应用场景中。
基本概念
- 线程：线程是轻量级的执行单元，多个线程可以共享一个进程的资源。
- GIL（全局解释器锁）：Python 使用 GIL 来保护访问 Python 对象的完整性，限制了多线程的并行执行。
详见：Python 多任务 中的详细讲解。
主要内容
Python 的 threading 模块的主要内容:
模块概述:
- threading 模块提供了在 Python 中进行多线程编程的高级接口。
- 它建立在低级别的
_thread模块之上。 - 该模块允许创建和管理线程,以及提供各种同步原语(如锁、事件等)。
主要函数:
- active_count(): 返回当前活动的 Thread 对象数量。
- current_thread(): 返回当前的 Thread 对象。
- get_ident(): 返回当前线程的标识符。
- enumerate(): 返回所有活动 Thread 对象的列表。
- main_thread(): 返回主 Thread 对象。
Thread 类:
- 这是模块的核心类,用于创建线程。
- 可以通过传递一个可调用对象给构造函数或重写 run() 方法来定义线程行为。
- 主要方法包括 start(), run(), join() 等。
同步原语:
- Lock: 最基本的同步机制,用于保护共享资源。
- RLock: 可重入锁,允许同一线程多次获取。
- Condition: 条件变量,用于复杂的线程同步。
- Event: 用于线程之间的通信。
- Semaphore: 用于限制访问资源的线程数量。
线程本地存储:
- local 类用于创建线程本地变量。
其他特性:
- 守护线程: 通过设置 daemon 属性,可以创建后台线程。
- 异常处理: threading.excepthook 用于处理线程中未捕获的异常。
注意事项:
- 由于全局解释器锁(GIL)的存在,Python的多线程在CPU密集型任务上可能无法充分利用多核。
- 对于I/O密集型任务,多线程仍然是一个很好的选择。
使用建议:
- 使用 with 语句来自动管理锁的获取和释放。
- 尽量避免使用全局变量,而是通过参数传递数据。
- 注意死锁问题,合理设计线程间的交互。
threading 模块提供了丰富的工具来进行多线程编程,但也需要谨慎使用,以避免常见的并发问题。
锁
threading模块中提供了5种常见的锁，下面是按照功能进行划分：
- 同步锁：lock（一次只能放行一个）
- 递归锁：rlock（一次只能放行一个）
- 条件锁：condition（一次可以放行任意个）
- 事件锁：event（一次全部放行）
- 信号量锁：semaphore（一次可以放行特定个）
参考
- https://docs.python.org/zh-cn/3/library/threading.html
- https://www.birdpython.com/posts/1/78/
更新时间：July 1, 2024, 9:48 p.m. 标签：python 模块 threading 线程
