Python 3 -多線程編程含代碼

Python 3 -多線程編程

隨著互聯網的普及和計算機技術的不斷發展，現在我們的電腦可以一邊看視頻，一邊打游戲，同時還可以開著瀏覽器、文本編輯器等等。愛掏網 - it200.com這就要歸功于多線程技術。愛掏網 - it200.com多線程是一種讓計算機同時處理多個任務的技術，可以提高程序運行的效率，尤其是對于網絡編程，因為可以同時處理多個網絡請求，從而提高服務器的處理能力，降低用戶等待的時長。愛掏網 - it200.comPython 3提供了豐富的多線程編程方法，本文將介紹Python 3中的多線程編程，供讀者學習和參考。愛掏網 - it200.com

Python 3中提供了兩種多線程模塊：thread和threading，其中，thread模塊已經被廢棄，使用threading模塊可以更好的進行多線程編程。愛掏網 - it200.com

使用threading模塊需要導入該模塊，代碼如下：

import threading

通過創建線程對象并啟動線程，來運行多線程程序。愛掏網 - it200.com創建線程對象的方法有兩種：

  1. 通過繼承Thread類創建線程
import threading

class MyThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("開始線程：" + self.name)
        # 線程執行的代碼
        print ("退出線程：" + self.name)

# 創建新線程
thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)

# 開啟新線程
thread1.start()
thread2.start()

print ("退出主線程")
  1. 通過直接調用Thread類的構造函數創建線程
import threading

def print_time(threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))

# 創建新線程
thread1 = threading.Thread(target=print_time, args=("Thread-1", 1))
thread2 = threading.Thread(target=print_time, args=("Thread-2", 2))

# 開啟新線程
thread1.start()
thread2.start()

print ("退出主線程")

多線程的基本操作

啟動線程

在Python 3中，啟動線程有兩種方法：繼承Thread類和直接創建Thread對象。愛掏網 - it200.com使用Thread類方法時，只需要在創建線程對象時設定要執行的函數；而使用直接創建Thread對象的方法時，需要將要執行的函數作為target參數來傳遞。愛掏網 - it200.com

import threading

# 定義執行的函數
def print_time(threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))

# 使用繼承Thread類方法創建線程
class MyThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter, delay):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
        self.delay = delay
    def run(self):
        print ("開始線程：" + self.name)
        print_time(self.name, self.delay)
        print ("退出線程：" + self.name)

# 創建新線程
thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1, 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2, 2)

# 開啟新線程
thread1.start()
thread2.start()

print ("退出主線程")

線程同步

多線程編程中，線程之間會相互干擾，甚至導致數據錯誤，因此需要進行線程同步。愛掏網 - it200.comPython 3中提供了Lock、RLock、Semaphore、Event等同步機制。愛掏網 - it200.com

Lock

Lock類是最基本的同步原語，提供了多線程操作時的排他性。愛掏網 - it200.com在需要使用共享資源的代碼塊中，程序可以調用acquire()方法獲得鎖，當程序執行完畢后，使用release()方法釋放鎖。愛掏網 - it200.com

import threading

lock = threading.Lock()

class MyThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("開始線程：" + self.name)
        # 獲取鎖
        lock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter)
        # 釋放鎖
        lock.release()
        print ("退出線程：" + self.name)

# 創建新線程
thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)

# 開啟新線程
thread1.start()
thread2.start()

print ("退出主線程")

RLock

RLock類是可重入鎖，即允許一個線程多次獲取同一個鎖，其方式與Lock類相同。愛掏網 - it200.com

import threading

lock = threading.RLock()

class MyThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("開始線程："+ self.name)
        lock.acquire()
        print_time(self.name, self.counter)
        lock.release()
        print ("退出線程："+self.name)

thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)

thread1.start()
thread2.start()

print ("退出主線程")

Semaphore

Semaphore類是允許多個線程同時訪問一定數量資源的同步機制，通常用于限制同時訪問一個資源的線程數量。愛掏網 - it200.com

import threading

semaphore = threading.Semaphore(2)

class MyThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, delay):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.delay = delay
    def run(self):
        print ("開始線程："+ self.name)
        semaphore.acquire()
        print_time(self.name, self.delay)
        semaphore.release()
        print ("退出線程："+self.name)

thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)
thread3 = MyThread(3, "Thread-3", 3)

thread1.start()
thread2.start()
thread3.start()

print ("退出主線程")

Event

Event類用于線程之間的通信，一個線程通知另一個線程某個事件發生。愛掏網 - it200.com一個線程可以等待事件，也可以重置事件。愛掏網 - it200.com

import threading

event = threading.Event()

class MyThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, delay):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.delay = delay
    def run(self):
        print ("開始線程：" + self.name)
        # 等待事件
        event.wait()
        print_time(self.name, self.delay)
        print ("退出線程：" + self.name)

thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)

thread1.start()
thread2.start()

time.sleep(2)
# 事件觸發
event.set()

print ("退出主線程")

線程優先級

線程在執行時，可能會強制停止，轉而執行其他線程的操作，這就是線程優先級。愛掏網 - it200.com線程優先級在Python 3中可以設置，但是既使設置了優先級，也不能完全按照優先級執行，因為Python 3沒有提供嚴格的優先級保證。愛掏網 - it200.com

在Python 3中，線程的優先級有三個等級：LOWEST、LOW、NORMAL、HIGH、HIGHEST，使用threading模塊中Thread類的set_priority()函數可以進行設置。愛掏網 - it200.com默認情況下，所有線程都是NORMAL級別的。愛掏網 - it200.com

import threading

class MyThread (threading.Thread):
   def __init__(self, threadID, name, priority):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.threadID = threadID
      self.name = name
      self.priority = priority
   def run(self):
      print ("開始線程：" + self.name)
      print_time(self.name, self.priority)
      print ("退出線程：" + self.name)

thread1 = MyThread(1, "Thread-1", threading.ThreadPriority.HIGHEST)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", threading.ThreadPriority.LOW)

thread1.start()
thread2.start()

print ("退出主線程")

多線程的應用和注意事項

線程池

線程池是一種常見的線程管理方式，它可以控制線程數量的上限，并且重復利用已經創建的線程。愛掏網 - it200.com線程池的優點在于減少線程的創建和銷毀開銷，同時提高程序的可伸縮性，降低程序的資源占用等。愛掏網 - it200.com

在Python 3中，可以使用ThreadPoolExecutor 類來實現線程池，代碼如下：

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import threading

def print_time(threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))

# 創建線程池
threadPool = ThreadPoolExecutor(max_workers=2)

# 提交任務
future1 = threadPool.submit(print_time, "Thread-1", 1)
future2 = threadPool.submit(print_time, "Thread-2", 2)

# 等待任務完成
future1.result()
future2.result()

print ("退出主線程")

注意事項

  • 多線程編程需要考慮線程的安全性和同步性，對臨界資源進行保護，避免競爭條件的出現。愛掏網 - it200.com
  • 多線程編程需要考慮資源的分配，合理的分配線程，避免創建過多的線程導致資源的浪費。愛掏網 - it200.com
  • 多線程編程在處理I/O密集型任務中會遇到一些問題，如果線程的數量多了，很有可能會降低性能，使用協程的方式來解決這個問題。愛掏網 - it200.com

結論

Python 3提供了多種多樣的多線程編程方法，可以方便地實現多線程編程，提高程序的效率。愛掏網 - it200.com本文介紹了Python 3中的多線程模塊，以及多線程的基本操作、同步、優先級設置、線程池和注意事項。愛掏網 - it200.com希望本文可以對Python 3多線程編程感興趣的讀者提供一些參考和幫助。愛掏網 - it200.com

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