Python多线程同步Lock、RLock、Semaphore、Event实例

一、多线程同步

由于CPython的python解释器在单线程模式下执行，所以导致python的多线程在很多的时候并不能很好地发挥多核cpu的资源。大部分情况都推荐使用多进程。

python的多线程的同步与其他语言基本相同，主要包含：

Lock & RLock ：用来确保多线程多共享资源的访问。
Semaphore ： 用来确保一定资源多线程访问时的上限，例如资源池。 
Event : 是最简单的线程间通信的方式，一个线程可以发送信号，其他的线程接收到信号后执行操作。 

二、实例

1）Lock & RLock

Lock对象的状态可以为locked和unlocked

使用acquire()设置为locked状态；
使用release()设置为unlocked状态。

如果当前的状态为unlocked，则acquire()会将状态改为locked然后立即返回。当状态为locked的时候，acquire()将被阻塞直到另一个线程中调用release()来将状态改为unlocked，然后acquire()才可以再次将状态置为locked。

Lock.acquire(blocking=True, timeout=-1),blocking参数表示是否阻塞当前线程等待，timeout表示阻塞时的等待时间 。如果成功地获得lock，则acquire()函数返回True，否则返回False，timeout超时时如果还没有获得lock仍然返回False。

实例：(确保只有一个线程可以访问共享资源)

import threading

import time

 

num = 0

lock = threading.Lock()

 

def func(st):

    global num

    print (threading.currentThread().getName() + ' try to acquire the lock')

    if lock.acquire():

        print (threading.currentThread().getName() + ' acquire the lock.' )

        print (threading.currentThread().getName() +" :%s" % str(num) )

        num += 1

        time.sleep(st)

        print (threading.currentThread().getName() + ' release the lock.'  )        

        lock.release()

 

t1 = threading.Thread(target=func, args=(8,))

t2 = threading.Thread(target=func, args=(4,))

t3 = threading.Thread(target=func, args=(2,))

t1.start()

t2.start()

t3.start()

结果：

RLock与Lock的区别是：RLock中除了状态locked和unlocked外还记录了当前lock的owner和递归层数，使得RLock可以被同一个线程多次acquire()。

2）Semaphore

Semaphore管理一个内置的计数器，
每当调用acquire()时内置计数器-1；
调用release() 时内置计数器+1；
计数器不能小于0；当计数器为0时，acquire()将阻塞线程直到其他线程调用release()。

实例：(同时只有2个线程可以获得semaphore,即可以限制最大连接数为2)：

import threading

import time

semaphore = threading.Semaphore(2)

 

def func():

    if semaphore.acquire():

        for i in range(5):

          print (threading.currentThread().getName() + ' get semaphore')

        semaphore.release()

        print (threading.currentThread().getName() + ' release semaphore')

        

        

for i in range(4):

  t1 = threading.Thread(target=func)

  t1.start()

结果：

3) Event

Event内部包含了一个标志位，初始的时候为false。
可以使用使用set()来将其设置为true；
或者使用clear()将其从新设置为false；
可以使用is_set()来检查标志位的状态；
另一个最重要的函数就是wait(timeout=None)，用来阻塞当前线程，直到event的内部标志位被设置为true或者timeout超时。如果内部标志位为true则wait()函数理解返回。

实例： (线程间相互通信)

import logging

import threading

import time

logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,

format="(%(threadName)-10s : %(message)s",

)
def wait_for_event_timeout(e, t):

    """Wait t seconds and then timeout"""

    while not e.isSet():

      logging.debug("wait_for_event_timeout starting")

      event_is_set = e.wait(t)

      logging.debug("event set: %s" % event_is_set)

    if event_is_set:

      logging.debug("processing event")

    else:

      logging.debug("doing other work")

      

e = threading.Event()

t2 = threading.Thread(name="nonblock",

target=wait_for_event_timeout,args=(e, 2))

t2.start()

logging.debug("Waiting before calling Event.set()")

time.sleep(7)

e.set()

logging.debug("Event is set")

运行结果：

三、其他

1） 线程局部变量

线程局部变量的值是跟线程相关的，区别与全局的变量。使用非常简单如下：

mydata = threading.local()

mydata.x = 1

2）对Lock，semaphore，condition等使用with关键字代替手动调用acquire()和release()。