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python线程中同步锁详解

这篇文章主要为大家详细介绍了python线程中同步锁的相关资料,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
在使用多线程的应用下,如何保证线程安全,以及线程之间的同步,或者访问共享变量等问题是十分棘手的问题,也是使用多线程下面临的问题,如果处理不好,会带来较严重的后果,使用python多线程中提供lock rlock semaphore event condition 用来保证线程之间的同步,后者保证访问共享变量的互斥问题
lock & rlock:互斥锁 用来保证多线程访问共享变量的问题
semaphore对象:lock互斥锁的加强版,可以被多个线程同时拥有,而lock只能被某一个线程同时拥有。
event对象: 它是线程间通信的方式,相当于信号,一个线程可以给另外一个线程发送信号后让其执行操作。
condition对象:其可以在某些事件触发或者达到特定的条件后才处理数据
1、lock(互斥锁)
请求锁定 — 进入锁定池等待 — 获取锁 — 已锁定 — 释放锁
lock(指令锁)是可用的最低级的同步指令。lock处于锁定状态时,不被特定的线程拥有。lock包含两种状态——锁定和非锁定,以及两个基本的方法。
可以认为lock有一个锁定池,当线程请求锁定时,将线程至于池中,直到获得锁定后出池。池中的线程处于状态图中的同步阻塞状态。
构造方法:
lock()
实例方法:
acquire([timeout]): 使线程进入同步阻塞状态,尝试获得锁定。
release(): 释放锁。使用前线程必须已获得锁定,否则将抛出异常。
if mutex.acquire(): counter += 1 print "i am %s, set counter:%s" % (self.name, counter) mutex.release()
2、rlock(可重入锁)
rlock(可重入锁)是一个可以被同一个线程请求多次的同步指令。rlock使用了“拥有的线程”和“递归等级”的概念,处于锁定状态时,rlock被某个线程拥有。拥有rlock的线程可以再次调用acquire(),释放锁时需要调用release()相同次数。
可以认为rlock包含一个锁定池和一个初始值为0的计数器,每次成功调用 acquire()/release(),计数器将+1/-1,为0时锁处于未锁定状态。
构造方法:
rlock()
实例方法:
acquire([timeout])/release(): 跟lock差不多。
3、semaphore(共享对象访问)
咱们再聊聊semaphore ,说实话semaphore是我最晚使用的同步锁,以前类似的实现,是我用rlock实现的,相对来说有些绕,毕竟rlock 是需要成对的锁定和开锁的》。。。
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()。
直接上代码,我们把semaphore控制为3,也就是说,同时有3个线程可以用这个锁,剩下的线程也之只能是阻塞等待了…
#coding:utf-8 #blog xiaorui.cc import time import threading semaphore = threading.semaphore(3) def func(): if semaphore.acquire(): for i in range(3): time.sleep(1) print (threading.currentthread().getname() + '获取锁') semaphore.release() print (threading.currentthread().getname() + ' 释放锁') for i in range(5): t1 = threading.thread(target=func) t1.start()
4、event(线程间通信)
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。
import threading import time class mythread(threading.thread): def __init__(self, signal): threading.thread.__init__(self) self.singal = signal def run(self): print "i am %s,i will sleep ..."%self.name self.singal.wait() print "i am %s, i awake..." %self.name if __name__ == "__main__": singal = threading.event() for t in range(0, 3): thread = mythread(singal) thread.start() print "main thread sleep 3 seconds... " time.sleep(3) singal.set()
5、condition(线程同步)
可以把condition理解为一把高级的琐,它提供了比lock, rlock更高级的功能,允许我们能够控制复杂的线程同步问题。threadiong.condition在内部维护一个琐对象(默认是rlock),可以在创建condigtion对象的时候把琐对象作为参数传入。condition也提供了acquire, release方法,其含义与琐的acquire, release方法一致,其实它只是简单的调用内部琐对象的对应的方法而已。condition还提供了如下方法(特别要注意:这些方法只有在占用琐(acquire)之后才能调用,否则将会报runtimeerror异常。):
condition.wait([timeout]):
wait方法释放内部所占用的琐,同时线程被挂起,直至接收到通知被唤醒或超时(如果提供了timeout参数的话)。当线程被唤醒并重新占有琐的时候,程序才会继续执行下去。
condition.notify():
唤醒一个挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:notify()方法不会释放所占用的琐。
condition.notify_all()
condition.notifyall()
唤醒所有挂起的线程(如果存在挂起的线程)。注意:这些方法不会释放所占用的琐。
对于condition有个例子,大家可以观摩下。
from threading import thread, condition import time import random queue = [] max_num = 10 condition = condition() class producerthread(thread): def run(self): nums = range(5) global queue while true: condition.acquire() if len(queue) == max_num: print "queue full, producer is waiting" condition.wait() print "space in queue, consumer notified the producer" num = random.choice(nums) queue.append(num) print "produced", num condition.notify() condition.release() time.sleep(random.random()) class consumerthread(thread): def run(self): global queue while true: condition.acquire() if not queue: print "nothing in queue, consumer is waiting" condition.wait() print "producer added something to queue and notified the consumer" num = queue.pop(0) print "consumed", num condition.notify() condition.release() time.sleep(random.random()) producerthread().start() consumerthread().start()
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以上就是python线程中同步锁详解的详细内容。
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