python中线程编程之threading模块的使用详解

threading.thread

thread 是threading模块中最重要的类之一,可以使用它来创建线程。有两种方式来创建线程:一种是通过继承thread类,重写它的run方法;另一种是创建一个threading.thread对象,在它的初始化函数(__init__)中将可调用对象作为参数传入。下面分别举例说明。先来看看通过继承threading.thread类来创建线程的例子:

#coding=gbk
import threading, time, random
count = 0
class counter(threading.thread):
def __init__(self, lock, threadname):
”’@summary: 初始化对象。
@param lock: 琐对象。
@param threadname: 线程名称。
”’
super(counter, self).__init__(name = threadname)
#注意:一定要显式的调用父类的初始
化函数。
self.lock = lock
def run(self):
”’@summary: 重写父类run方法,在线程启动后执行该方法内的代码。
”’
global count
self.lock.acquire()
for i in xrange(10000):
count = count + 1
self.lock.release()
lock = threading.lock()
for i in range(5):
counter(lock, “thread-” + str(i)).start()
time.sleep(2)
#确保线程都执行完毕
print count

在代码中,我们创建了一个counter类,它继承了threading.thread。初始化函数接收两个参数,一个是琐对象,另一个是线程的名称。在counter中,重写了从父类继承的run方法,run方法将一个全局变量逐一的增加10000。在接下来的代码中,创建了五个counter对象,分别调用其start方法。最后打印结果。这里要说明一下run方法 和start方法: 它们都是从thread继承而来的,run()方法将在线程开启后执行,可以把相关的逻辑写到run方法中(通常把run方法称为活动[activity]。);start()方法用于启动线程。

再看看另外一种创建线程的方法:

import threading, time, random
count = 0
lock = threading.lock()
def doadd():
”’@summary: 将全局变量count 逐一的增加10000。
”’
global count, lock
lock.acquire()
for i in xrange(10000):
count = count + 1
lock.release()
for i in range(5):
threading.thread(target = doadd, args = (), name = ‘thread-‘ + str(i)).start()
time.sleep(2)
#确保线程都执行完毕
print count

在这段代码中,我们定义了方法doadd,它将全局变量count 逐一的增加10000。然后创建了5个thread对象,把函数对象doadd 作为参数传给它的初始化函数,再调用thread对象的start方法,线程启动后将执行doadd函数。这里有必要介绍一下threading.thread类的初始化函数原型:

def __init__(self, group=none, target=none, name=none, args=(), kwargs={})

  参数group是预留的,用于将来扩展;
  参数target是一个可调用对象(也称为活动[activity]),在线程启动后执行;
  参数name是线程的名字。默认值为“thread-n“,n是一个数字。
  参数args和kwargs分别表示调用target时的参数列表和关键字参数。

thread类还定义了以下常用方法与属性:

thread.getname()

thread.setname()

thread.name

用于获取和设置线程的名称。
thread.ident

获取线程的标识符。线程标识符是一个非零整数,只有在调用了start()方法之后该属性才有效,否则它只返回none。
thread.is_alive()
thread.isalive()

判断线程是否是激活的(alive)。从调用start()方法启动线程,到run()方法执行完毕或遇到未处理异常而中断 这段时间内,线程是激活的。
thread.join([timeout])

调用thread.join将会使主调线程堵塞,直到被调用线程运行结束或超时。参数timeout是一个数值类型,表示超时时间,如果未提供该参数,那么主调线程将一直堵塞到被调线程结束。下面举个例子说明join()的使用:

import threading, time
def dowaiting():
print ‘start waiting:’, time.strftime(‘%h:%m:%s’)
time.sleep(3)
print ‘stop waiting’, time.strftime(‘%h:%m:%s’)
thread1 = threading.thread(target = dowaiting)
thread1.start()
time.sleep(1)
#确保线程thread1已经启动
print ‘start join’
thread1.join()
#将一直堵塞,直到thread1运行结束。
print ‘end join’
threading.rlock和threading.lock

在threading模块中,定义两种类型的琐:threading.lock和threading.rlock。它们之间有一点细微的区别,通过比较下面两段代码来说明:

import threading
lock = threading.lock()
#lock对象
lock.acquire()
lock.acquire()
#产生了死琐。
lock.release()
lock.release()
import threading
rlock = threading.rlock()
#rlock对象
rlock.acquire()
rlock.acquire()
#在同一线程内,程序不会堵塞。
rlock.release()
rlock.release()

这两种琐的主要区别是:rlock允许在同一线程中被多次acquire。而lock却不允许这种情况。注意:如果使用rlock,那么acquire和release必须成对出现,即调用了n次acquire,必须调用n次的release才能真正释放所占用的琐。
threading.condition

可以把condiftion理解为一把高级的琐,它提供了比lock, rlock更高级的功能,允许我们能够控制复杂的线程同步问题。threadiong.condition在内部维护一个琐对象(默认是rlock),可以在创建condigtion对象的时候把琐对象作为参数传入。condition也提供了acquire, release方法,其含义与琐的acquire, release方法一致,其实它只是简单的调用内部琐对象的对应的方法而已。condition还提供了如下方法(特别要注意:这些方法只有在占用琐(acquire)之后才能调用,否则将会报runtimeerror异常。):
condition.wait([timeout]):

wait方法释放内部所占用的琐,同时线程被挂起,直至接收到通知被唤醒或超时(如果提供了timeout参数的话)。当线程被唤醒并重新占有琐的时候,程序才会继续执行下去。
condition.notify():

唤醒一个挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:notify()方法不会释放所占用的琐。
condition.notify_all()
condition.notifyall()

唤醒所有挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:这些方法不会释放所占用的琐。

现在写个捉迷藏的游戏来具体介绍threading.condition的基本使用。假设这个游戏由两个人来玩,一个藏(hider),一个找(seeker)。游戏的规则如下:1. 游戏开始之后,seeker先把自己眼睛蒙上,蒙上眼睛后,就通知hider;2. hider接收通知后开始找地方将自己藏起来,藏好之后,再通知seeker可以找了; 3. seeker接收到通知之后,就开始找hider。hider和seeker都是独立的个体,在程序中用两个独立的线程来表示,在游戏过程中,两者之间的行为有一定的时序关系,我们通过condition来控制这种时序关系。

#—- condition
#—- 捉迷藏的游戏
import threading, time
class hider(threading.thread):
def __init__(self, cond, name):
super(hider, self).__init__()
self.cond = cond
self.name = name
def run(self):
time.sleep(1)
#确保先运行seeker中的方法
self.cond.acquire()
#b
print self.name + ‘: 我已经把眼睛蒙上了’
self.cond.notify()
self.cond.wait()
#c
#f
print self.name + ‘: 我找到你了 ~_~’
self.cond.notify()
self.cond.release()
#g
print self.name + ‘: 我赢了’
#h
class seeker(threading.thread):
def __init__(self, cond, name):
super(seeker, self).__init__()
self.cond = cond
self.name = name
def run(self):
self.cond.acquire()
self.cond.wait()
#a #释放对琐的占用,同时线程挂起在这里,直到被notify并重新占
有琐。
#d
print self.name + ‘: 我已经藏好了,你快来找我吧’
self.cond.notify()
self.cond.wait()
#e
#h
self.cond.release()
print self.name + ‘: 被你找到了,哎~~~’
cond = threading.condition()
seeker = seeker(cond, ‘seeker’)
hider = hider(cond, ‘hider’)
seeker.start()
hider.start()
threading.event

event实现与condition类似的功能,不过比condition简单一点。它通过维护内部的标识符来实现线程间的同步问题。(threading.event和.net中的system.threading.manualresetevent类实现同样的功能。)
event.wait([timeout])

堵塞线程,直到event对象内部标识位被设为true或超时(如果提供了参数timeout)。
event.set()

将标识位设为ture
event.clear()

将标识伴设为false。
event.isset()

判断标识位是否为ture。

下面使用event来实现捉迷藏的游戏(可能用event来实现不是很形象)

#—- event
#—- 捉迷藏的游戏
import threading, time
class hider(threading.thread):
def __init__(self, cond, name):
super(hider, self).__init__()
self.cond = cond
self.name = name
def run(self):
time.sleep(1)
#确保先运行seeker中的方法
print self.name + ‘: 我已经把眼睛蒙上了’
self.cond.set()
time.sleep(1)
self.cond.wait()
print self.name + ‘: 我找到你了 ~_~’
self.cond.set()
print self.name + ‘: 我赢了’
class seeker(threading.thread):
def __init__(self, cond, name):
super(seeker, self).__init__()
self.cond = cond
self.name = name
def run(self):
self.cond.wait()
print self.name + ‘: 我已经藏好了,你快来找我吧’
self.cond.set()
time.sleep(1)
self.cond.wait()
print self.name + ‘: 被你找到了,哎~~~’
cond = threading.event()
seeker = seeker(cond, ‘seeker’)
hider = hider(cond, ‘hider’)
seeker.start()
hider.start()
threading.timer

threading.timer是threading.thread的子类,可以在指定时间间隔后执行某个操作。下面是python手册上提供的一个例子:

def hello():
print “hello, world”
t = timer(3, hello)
t.start()
# 3秒钟之后执行hello函数。

threading模块中还有一些常用的方法没有介绍:
threading.active_count()
threading.activecount()

获取当前活动的(alive)线程的个数。
threading.current_thread()
threading.currentthread()

获取当前的线程对象(thread object)。
threading.enumerate()

获取当前所有活动线程的列表。
threading.settrace(func)

设置一个跟踪函数,用于在run()执行之前被调用。
threading.setprofile(func)

设置一个跟踪函数,用于在run()执行完毕之后调用。

threading模块的内容很多,一篇文章很难写全,更多关于threading模块的信息,请查询python手册 threading模块。