Python threading模块|极客教程

Python threading模块

在Python编程中，多线程是一种方便并且高效的处理并发任务的方式。Python的threading模块提供了一个简单的接口来创建和管理线程，使得多任务处理变得更加容易。本文将详细介绍Python threading模块的使用方法。

线程和进程的区别

在计算机科学中，线程和进程都是用来实现多任务处理的概念。简单来说，进程是指一个正在运行的程序的实例，而线程是在一个进程中执行的独立的任务。下面是线程和进程的一些区别：

进程是一个独立的执行环境，有自己的内存空间，而线程是在同一个进程内共享内存的。
进程之间的通信比较复杂，通常需要使用进程间通信(IPC)机制，而线程之间可以通过共享变量来进行通信。
线程的创建和销毁都比进程快，因为线程是轻量级的任务。

基于以上的区别，线程在一些需要并发处理的场景下更加高效和方便。

Python threading模块的基本用法

Python的threading模块提供了Thread类来创建和管理线程，下面是一个简单的示例代码：

import threading
import time

def print_numbers():
    for i in range(1, 6):
        print(i)
        time.sleep(1)

# 创建线程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers)

# 启动线程
t1.start()

# 等待线程结束
t1.join()

print("Main thread finished.")

在上面的示例中，我们定义了一个print_numbers的函数来输出1到5，然后创建了一个线程t1并且启动它。在主线程中我们调用了t1.join()来等待t1线程执行完毕。

运行以上代码，输出如下：

1
2
3
4
5
Main thread finished.

线程同步

在多线程编程中，线程之间可能会共享一些资源，为了避免出现竞争条件和死锁等问题，我们需要使用线程同步来保护共享资源。Python的threading模块提供了一些同步原语，比如Lock、Rlock、Semaphore等。

下面是一个使用Lock的示例代码：

import threading

counter = 0
lock = threading.Lock()

def update_counter():
    global counter
    lock.acquire()
    try:
        for _ in range(1000000):
            counter += 1
    finally:
        lock.release()

# 创建两个线程来更新counter
t1 = threading.Thread(target=update_counter)
t2 = threading.Thread(target=update_counter)

t1.start()
t2.start()

t1.join()
t2.join()

print("Counter value:", counter)

在上面的代码中，我们定义了一个全局变量counter和一个Lock对象lock来保护counter。两个线程 t1 和 t2 分别调用update_counter函数来对counter执行1000000次加一操作。最后我们输出counter的值。

运行以上代码，输出为：

Counter value: 2000000

线程池

线程池是一种管理和复用线程的方式，可以有效地减少线程的创建和销毁的开销。Python的concurrent.futures模块提供了ThreadPoolExecutor类来实现线程池的功能。

下面是一个使用ThreadPoolExecutor的示例代码：

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import time

def square(n):
    time.sleep(1)
    return n * n

# 创建线程池
with ThreadPoolExecutor(max_workers=2) as executor:
    # 提交任务
    future1 = executor.submit(square, 2)
    future2 = executor.submit(square, 3)

    # 获取结果
    result1 = future1.result()
    result2 = future2.result()

print(result1)
print(result2)

在上面的代码中，我们定义了一个square函数来计算一个数的平方，并且创建了一个包含两个工作线程的线程池。通过submit方法我们向线程池提交了两个任务，分别计算 2 和 3 的平方。最后我们通过result方法获取任务的结果。

运行以上代码，输出为：