Python 標準庫之 threading （線程並行）

示例

返回活躍線程的數量

In [1]: import threading

In [2]: threading.active_count()
Out[2]: 22
    
In [3]: len(threading.enumerate())
Out[3]: 22

返回活躍線程列表

In [1]: import threading

In [2]: threading.enumerate()
Out[2:
[<_MainThread(MainThread, started 3744)>,
 <HistorySavingThread(IPythonHistorySavingThread, started 9356)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_0, started daemon 6552)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_1, started daemon 9492)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_2, started daemon 8740)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_3, started daemon 4128)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_4, started daemon 288)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_5, started daemon 2804)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_6, started daemon 5848)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_7, started daemon 9608)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_8, started daemon 6348)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_9, started daemon 7156)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_10, started daemon 4268)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_11, started daemon 7364)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_12, started daemon 7532)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_13, started daemon 5888)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_14, started daemon 364)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_15, started daemon 5816)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_16, started daemon 9636)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_17, started daemon 6756)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_18, started daemon 10080)>,
 <Thread(ThreadPoolExecutor-0_19, started daemon 7264)>]

創建一個線程

In [1]: import threading

In [2]: thread = threading.Thread()

In [3]: thread
Out[3]: <Thread(Thread-1, initial)>

爲線程綁定任務

In [1]: import threading

In [2]: thread = threading.Thread()
    
In [3]: def f1():
   ...:     print("Her")
   ...:

In [4]: thread.target = f1

In [5]: thread.target
Out[5]: <function __main__.f1()>

或

In [1]: import threading

In [2]: def f1():
   ...:     print("Her")
   ...:

In [2]: thread = threading.Thread(target=f1)

爲線程任務傳遞參數

In [1]: import threading

In [2]: def f1(i):
   ...:     print("Her"+str(i))
   ...:

In [2]: thread = threading.Thread(target=f1, args=(666,))

運行線程

In [1]: import threading

In [2]: def f1(i):
   ...:     print("Her"+str(i))
   ...:

In [2]: thread = threading.Thread(target=f1, args=(666,))

In [3]: thread.start()
Her666

注意：

In [1]: thread.run()
Her666

• start() 方法是啓動一個子線程
• run() 方法並不啓動一個新線程，而是在主線程中調用了任務函數。
• start() 它在一個線程裏最多隻能被調用一次。

阻塞調用的線程 （守護線程）

不使用 join() ：

import threading
import time

def f1():
    for i in range(2):
        print("thread1", time.ctime())
        time.sleep(1) 
        
thread1 = threading.Thread(target=f1)
thread1.start()
print("done")

輸出：

thread1 Wed Mar 18 18:52:23 2020
done
thread1 Wed Mar 18 18:52:24 2020

使用 join() ：

import threading
import time

def f1():
    for i in range(2):
        print("thread1", time.ctime())
        time.sleep(1) 
        
thread1 = threading.Thread(target=f1)
thread1.start()
thread1.join()
print("done")

輸出：

thread1Wed Mar 18 18:55:55 2020
thread1Wed Mar 18 18:55:56 2020
done

使用 join() 會將調用這個線程的主線程阻塞，等待當前線程終止後纔將控制權交還給主線程。

多線程訪問臨界值

import threading
import time

a = 0

def f1():
    
    global a
    t = a + 1
    print(t)
    time.sleep(1) # 模擬修改變量值的時間過程
    a = t
 
threads = [threading.Thread(target=f1) for _ in range(5)] 
for _ in threads:
    _.start()

輸出：

1
1
1
1
1

CPU 太快了，導致 time.sleep(1) 休眠沒有結束就跑完所有線程，此時線程獲取到 a 的值都是 0

線程鎖

# 創建線程鎖
lock = threading.Lock()
# 獲得鎖
lock.acquire() 
# 釋放鎖
lock.release() 

爲臨界資源加鎖：

import threading
import time

lock = threading.Lock()
a = 0

def f1():
    
    global a
    lock.acquire() 
    t = a + 1
    print(t)
    time.sleep(1) # 模擬修改變量值的時間過程
    a = t
    lock.release()
 
threads = [threading.Thread(target=f1) for _ in range(5)] 
for _ in threads:
    _.start()

輸出：

1
2
3
4
5

參考

threading.active_count() ： 返回當前活躍的線程對象的數量
threading.current_thread() ： 返回當前線程對象
threading.excepthook(args, /) ： 處理 Thread.run() 未捕獲的異常
threading.get_ident() ： 返回當前線程的索
threading.get_native_id() ： 返回內核分配給當前線程的原生集成線程 ID
threading.enumerate() ： 以列表形式返回當前所有存活的 Thread 對象
threading.main_thread() ： 返回主 Thread 對象
threading.settrace(func) ： 爲所有 threading 模塊開始的線程設置追蹤函數
threading.setprofile(func) ： 爲所有 threading 模塊開始的線程設置性能測試函數
threading.stack_size([size]) ： 返回創建線程時用的堆棧大小
threading.TIMEOUT_MAX ： 阻塞函數（ Lock.acquire(), RLock.acquire(), Condition.wait(), …）中形參 timeout 允許的最大值

threading.local() ：創建本地線程數據

線程對象

threading.Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None) ： 創建線程對象

參數	說明
group	group 應該爲 None；爲了日後擴展 ThreadGroup 類實現而保留
target	用於 run()方法調用的可調用對象
name	線程名稱
args	調用目標函數的參數元組
kwargs	用目標函數的關鍵字參數字典
daemon	是否爲守護模式，默認值 None 爲線程將繼承當前線程的守護模式屬性

start() ：開始線程活動。
run() ：代表線程活動的方法。 標準的 run() 方法會對作爲 target 參數傳遞給該對象構造器的可調用對象（如果存在）發起調用，並附帶從 args 和 kwargs 參數分別獲取的位置和關鍵字參數
join(timeout=None) ： 等待，直到線程終結。
name ：只用於識別的字符串。
getName()，setName() ：獲取/設置 name 的值。
ident ：這個線程的 ‘線程標識符’
native_id ：該線程的當前線程ID。
is_alive() ：返回線程是否存活。
daemon ：一個表示這個線程是（True）否（False）守護線程的布爾值。
isDaemon()，setDaemon() ：獲取/設置 name的值。

鎖對象

threading.Lock() ：創建所。
acquire(blocking=True, timeout=-1) ：可以阻塞或非阻塞地獲得鎖。
release() ：釋放一個鎖。
locked() ：如果獲得了鎖則返回真值。

更多參考