Python——用线程实现多任务

多任务——线程

并行:一个cpu一个进程,真正的多任务

并发:一个cpu执行多个进程,假的多任务

import threading
import time


# 定义一个全局变量
g_global = 100


def text1():
    global g_global
    g_global += 1
    print("------in text1 g_global%d-------" % g_global)


def text2():
    global g_global
    g_global += 1
    print("------in text2 g_global%d------" % g_global)


def main():
    # target=函数名(类名,类名中必须有run函数,线程会执行run函数的内容)指定将来这个线程去哪执行代码
    # args=元组,指定将来调用函数(类)的时候,传递什么参数进去//例如:如果只有一个参数,(参数,)
    t1 = threading.Thread(target=text1)
    t2 = threading.Thread(target=text2)
    # 前面的t1,t2只是创建的对象,当真正执行start时,才真正创建了子进程
    t1.start()
    time.sleep(1)
    global g_global
    t2.start()
    time.sleep(1)
    # 只有当子进程都结束了,主进程才会结束
    print("------in main g_global%d-------" % g_global)


if __name__ == '__main__':
    main()

一,global的使用

在一个函数中,对全局变量进行修改的时候,到底是否需要使用global进行说明,要看是否对全局变量的指向进行了修改,如果修改了指向,即让全局变量指向了一个新的地方,那么必须使用global,如果仅仅是修改了指向空间中的数据,此时不必使用global。数据类型为可变类型(数组,字典,集合),即可以修改指向空间中的数据,数据类型不可变(整型,字符串,元组。。。。),即不可以修改指向空间中的数据,需要用到global。一般有使用“=”时为后者。

二,互斥锁

1.进程之间的数据不能共享,但是共享同一套文件系统,所以访问同一个文件,或者同一个打印终端,是没有问题的,而共享带来的是竞争,竞争带来是错乱

2.如何控制,就是加锁处理,而互斥锁就是互相排斥,假设把多个进程比喻成多个人,互斥锁的工作原理是多个人都要去争抢同一个资源:比如抢一个房间,谁先抢到这个资源就暂时先占为己有然后上个锁,然后在他占用的时间段内别人是要等他用完

  1. 1. #创建锁
       mutex = threading.Lock()
    2. #锁定
       mutex.acquire([blocking])
    3. #释放
       mutex.release()
    
  2. 其中,锁定方法acquire可以有一个blocking参数。

  3. 如果设定blocking为True,则当前线程会堵塞,直到获取到这个锁为止(如果没有指定,那么默认为True)
    如果设定blocking为False,则当前线程不会堵塞

  4. 创建的锁要么为全局变量类型,要么作为参数传递给子线程

from threading import Thread, Lock
import time

g_num = 0

def test1():
    global g_num
    for i in range(1000000):
        #True表示堵塞 即如果这个锁在上锁之前已经被上锁了,那么这个线程会在这里一直等待到解锁为止 
        #False表示非堵塞,即不管本次调用能够成功上锁,都不会卡在这,而是继续执行下面的代码
        mutexFlag = mutex.acquire(True) 
        if mutexFlag:
            g_num += 1
            mutex.release()

    print("---test1---g_num=%d"%g_num)

def test2():
    global g_num
    for i in range(1000000):
        mutexFlag = mutex.acquire(True) #True表示堵塞
        if mutexFlag:
            g_num += 1
            mutex.release()

    print("---test2---g_num=%d"%g_num)

#创建一个互斥锁
#这个所默认是未上锁的状态
mutex = Lock()

p1 = Thread(target=test1)
p1.start()


p2 = Thread(target=test2)
p2.start()

print("---g_num=%d---"%g_num)
结果:
---g_num=61866---
---test1---g_num=1861180
---test2---g_num=2000000

可以看到,加入互斥锁后,运行结果与预期相符。

三,上锁解锁过程

  1. 当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时,锁就进入“locked”状态。

  2. 每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁,该线程就会变为“blocked”状态,称为“阻塞”,直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后,锁进入“unlocked”状态。

  3. 线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁,并使得该线程进入运行(running)状态。

四,UDP实现多任务聊天器

import socket
import threading


def recv_msg(udp_socket):
    while True:
        recv_date = udp_socket.recvfrom(1024)
        print("来自%s的消息:" % (str(recv_date[1])), end="")
        print(recv_date[0].decode("utf-8"))
        print("回复:", end=" ")


def send_msg(udp_socket):
    while True:
        send_date = input("请输入要发送的信息:")
        udp_socket.sendto(send_date.encode("utf-8"), ("169.254.164.222", 8899))//地址和端口


def main():
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    udp_socket.bind(("", 6789))
    t1 = threading.Thread(target=send_msg, args=(udp_socket,))
    t2 = threading.Thread(target=recv_msg, args=(udp_socket,))
    t1.start()
    t2.start()


if __name__ == '__main__':
    main()

五,总结

锁的好处:

确保了某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整地执行

锁的坏处:

阻止了多线程并发执行,包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行,效率就大大地下降了
由于可以存在多个锁,不同的线程持有不同的锁,并试图获取对方持有的锁时,可能会造成死锁,如下:

# coding=utf-8
import threading
import time


class MyThread1(threading.Thread):
    def run(self):
        if mutexA.acquire():
            print(self.name + '----do1---up----')
            time.sleep(1)
            # mutexA未解锁,无法开启下一把锁,堵塞在这个位置
            if mutexB.acquire():
                print(self.name + '----do1---down----')
                mutexB.release()
            mutexA.release()


class MyThread2(threading.Thread):
    def run(self):
        if mutexB.acquire():
            print(self.name + '----do2---up----')
            time.sleep(1)
            # mutexB未解锁,无法开启下一把锁,堵塞在这个位置
            if mutexA.acquire():
                print(self.name + '----do2---down----')
                mutexA.release()
            mutexB.release()


def main():
    t1 = MyThread1()
    t2 = MyThread2()
    t1.start()
    t2.start()


if __name__ == '__main__':
    mutexA = threading.Lock()
    mutexB = threading.Lock()
    main()
输出结果:
Thread-1----do1---up----
Thread-2----do2---up----

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