python多线程编程 – Python高级开发教程

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运行多个线程类似于同时运行多个不同的程序，但具有以下优点：

• 一个进程中的多个线程与主线程共享相同的数据空间，因此可以比单独的进程更容易地共享信息或彼此通信。
• 线程有时被称为轻量级进程，它们不需要太多的内存开销;它们比流程更便宜。

一个线程有一个开始、一个执行顺序和一个结论，它有一个指令指针，用来跟踪当前运行的上下文中的位置。

• 它可以被抢占(中断)
• 它可以在其他线程运行时暂时暂停(也称为休眠)——这称为让步。

1、启动新线程

要生成另一个线程，需要调用线程模块中提供的下列方法：

thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

这个方法调用支持在Linux和Windows中快速而有效地创建新线程。

方法调用立即返回，子线程启动并使用传递的args列表调用函数，当函数返回时，线程终止。

这里args参数是元组，使用空元组调用函数而不传递任何参数，kwargs是一个可选的关键字参数字典。

#!/usr/bin/python

import thread
import time

# 为线程定义一个函数
def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print "%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )

# 创建两个线程，如下所示
try:
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
   print "Error: 无法启动线程"

while 1:
   pass

虽然它对于低级线程非常有效，但是与新的线程模块相比，该线程模块非常有限。

2、线程模块

与上面讨论的线程模块相比，Python 2.4中包含的较新的线程模块为线程提供了更强大、更高级的支持。

线程模块公开了线程模块的所有方法，并提供了一些额外的方法：

• threading.activecount()——返回活动的线程对象的数量。
• threading.currentthread()——返回调用者的线程控件中线程对象的数量。
• threading.enumerate()——返回当前处于活动状态的所有线程对象的列表。

除了这些方法之外，线程模块还有实现线程的Thread类，Thread类提供的方法如下

• run()方法是线程的入口点。
• start()——start()方法通过调用run方法来启动一个线程。
• join([time])——join()等待线程终止。
• isAlive()方法检查线程是否仍然在执行。
• getName()方法返回线程的名称。
• setName()方法设置线程的名称。

3、使用线程模块创建线程

要使用线程模块实现一个新线程，你必须执行以下操作：

• 定义Thread类的一个新子类。
• 覆盖_init__(self [，args])方法来添加额外的参数。
• 然后覆盖run(self [，args])方法来实现线程启动时应该执行的操作。

一旦创建了新的Thread子类，就可以创建它的一个实例，然后通过调用start()来启动一个新线程，start()又调用run()方法。

#!/usr/bin/python

import threading
import time

exitFlag = 0

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 "开始: " + self.name
      print_time(self.name, 5, self.counter)
      print "退出: " + self.name

def print_time(threadName, counter, delay):
   while counter:
      if exitFlag:
         threadName.exit()
      time.sleep(delay)
      print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
      counter -= 1

# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

print "退出主线程"

4、同步线程

Python提供的线程模块包括一个易于实现的锁定机制，允许你同步线程。通过调用lock()方法创建新锁，该方法返回新锁。

新锁对象的获取(阻塞)方法用于强制线程同步运行，可选的阻塞参数使你能够控制线程是否等待获取锁。

如果阻塞被设置为0，如果锁不能被获取，线程立即返回0值，如果锁被获取，线程返回1值，如果阻塞被设置为1，线程阻塞并等待锁被释放。

新锁对象的release()方法用于在不再需要锁时释放锁。

#!/usr/bin/python

import threading
import time

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 "开始: " + self.name
      # 获取锁同步线程
      threadLock.acquire()
      print_time(self.name, self.counter, 3)
      # 释放锁
      threadLock.release()

def print_time(threadName, delay, counter):
   while counter:
      time.sleep(delay)
      print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
      counter -= 1

threadLock = threading.Lock()
threads = []

# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 添加线程到线程列表
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

# 等待线程完成
for t in threads:
    t.join()
print "退出主线程"

5、多线程优先级队列

Queue模块允许你创建一个新的Queue对象，该对象可以容纳特定数量的项，有以下方法可以控制队列

• get()——get()从队列中删除并返回一个项。
• put()——put将项添加到队列中。
• qsize()——qsize()返回当前队列中的项数。
• empty()——如果队列为空，则empty()返回True否则为false。
• full()——如果队列满了，则full()返回True否则为false。

#!/usr/bin/python

import Queue
import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
   def __init__(self, threadID, name, q):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.threadID = threadID
      self.name = name
      self.q = q
   def run(self):
      print "开始: " + self.name
      process_data(self.name, self.q)
      print "退出: " + self.name

def process_data(threadName, q):
   while not exitFlag:
      queueLock.acquire()
         if not workQueue.empty():
            data = q.get()
            queueLock.release()
            print "%s processing %s" % (threadName, data)
         else:
            queueLock.release()
         time.sleep(1)

threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = Queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1

# 创建新线程
for tName in threadList:
   thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
   thread.start()
   threads.append(thread)
   threadID += 1

# 填充队列
queueLock.acquire()
for word in nameList:
   workQueue.put(word)
queueLock.release()

# 等待队列清空
while not workQueue.empty():
   pass

# 通知线程该退出了
exitFlag = 1

# 等待线程完成
for t in threads:
   t.join()
print "退出主线程"