Python 标准库之 threading （线程并行）

示例

返回活跃线程的数量

In [1]: import threading

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

返回活跃线程列表

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)>]

创建一个线程

In [1]: import threading

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

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

为线程绑定任务

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)

为线程任务传递参数

In [1]: import threading

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

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

运行线程

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() 方法是启动一个子线程
• run() 方法并不启动一个新线程，而是在主线程中调用了任务函数。
• start() 它在一个线程里最多只能被调用一次。

阻塞调用的线程 （守护线程）

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")

输出：

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")

输出：

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

使用 join() 会将调用这个线程的主线程阻塞，等待当前线程终止后才将控制权交还给主线程。

多线程访问临界值

import threading
import time

a = 0

def f1():
    
    global a
    t = a + 1
    print(t)
    time.sleep(1) # 模拟修改变量值的时间过程
    a = t
 
threads = [threading.Thread(target=f1) for _ in range(5)] 
for _ in threads:
    _.start()

输出：

1
1
1
1
1

CPU 太快了，导致 time.sleep(1) 休眠没有结束就跑完所有线程，此时线程获取到 a 的值都是 0

线程锁

# 创建线程锁
lock = threading.Lock()
# 获得锁
lock.acquire() 
# 释放锁
lock.release() 

为临界资源加锁：

import threading
import time

lock = threading.Lock()
a = 0

def f1():
    
    global a
    lock.acquire() 
    t = a + 1
    print(t)
    time.sleep(1) # 模拟修改变量值的时间过程
    a = t
    lock.release()
 
threads = [threading.Thread(target=f1) for _ in range(5)] 
for _ in threads:
    _.start()

输出：

1
2
3
4
5

参考

threading.active_count() ： 返回当前活跃的线程对象的数量
threading.current_thread() ： 返回当前线程对象
threading.excepthook(args, /) ： 处理 Thread.run() 未捕获的异常
threading.get_ident() ： 返回当前线程的索
threading.get_native_id() ： 返回内核分配给当前线程的原生集成线程 ID
threading.enumerate() ： 以列表形式返回当前所有存活的 Thread 对象
threading.main_thread() ： 返回主 Thread 对象
threading.settrace(func) ： 为所有 threading 模块开始的线程设置追踪函数
threading.setprofile(func) ： 为所有 threading 模块开始的线程设置性能测试函数
threading.stack_size([size]) ： 返回创建线程时用的堆栈大小
threading.TIMEOUT_MAX ： 阻塞函数（ Lock.acquire(), RLock.acquire(), Condition.wait(), …）中形参 timeout 允许的最大值

threading.local() ：创建本地线程数据

线程对象

threading.Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None) ： 创建线程对象

参数	说明
group	group 应该为 None；为了日后扩展 ThreadGroup 类实现而保留
target	用于 run()方法调用的可调用对象
name	线程名称
args	调用目标函数的参数元组
kwargs	用目标函数的关键字参数字典
daemon	是否为守护模式，默认值 None 为线程将继承当前线程的守护模式属性

start() ：开始线程活动。
run() ：代表线程活动的方法。 标准的 run() 方法会对作为 target 参数传递给该对象构造器的可调用对象（如果存在）发起调用，并附带从 args 和 kwargs 参数分别获取的位置和关键字参数
join(timeout=None) ： 等待，直到线程终结。
name ：只用于识别的字符串。
getName()，setName() ：获取/设置 name 的值。
ident ：这个线程的 ‘线程标识符’
native_id ：该线程的当前线程ID。
is_alive() ：返回线程是否存活。
daemon ：一个表示这个线程是（True）否（False）守护线程的布尔值。
isDaemon()，setDaemon() ：获取/设置 name的值。

锁对象

threading.Lock() ：创建所。
acquire(blocking=True, timeout=-1) ：可以阻塞或非阻塞地获得锁。
release() ：释放一个锁。
locked() ：如果获得了锁则返回真值。

更多参考