在我的上篇博文Python中的多线程编程，线程安全与锁(一)中，我们熟悉了多线程编程与线程安全相关重要概念， Threading.Lock实现互斥锁的简单示例，两种死锁（迭代死锁和互相等待死锁）情况及处理。今天我们将聚焦于Python的Threading模块总结和线程同步问题。
1. Threading模块总结
1.1 Threading模块概览
threading用于提供线程相关的操作，线程是应用程序中工作的最小单元。python当前版本的多线程库没有实现优先级、线程组，线程也不能被停止、暂停、恢复、中断。
threading模块提供的类：
Thread, Lock, Rlock, Condition, [Bounded]Semaphore, Event, Timer, local。
threading 模块提供的常用方法：
threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。
threading 模块提供的常量：
threading.TIMEOUT_MAX 设置threading全局超时时间。
1.2 Thread类
Thread是线程类，有两种使用方法，直接传入要运行的方法或从Thread继承并覆盖run()。推荐使用方法一，将目标函数作为target参数传入，非常简单实用。
# coding:utf-8 import threading import time #方法一：将要执行的方法作为参数传给Thread的构造方法 def action(arg): time.sleep(1) print 'the arg is:%s\r' %arg for i in xrange(4): t =threading.Thread(target=action,args=(i,)) t.start() print 'main thread end!' #方法二：从Thread继承，并重写run() class MyThread(threading.Thread): def __init__(self,arg): super(MyThread, self).__init__()#注意：一定要显式的调用父类的初始化函数。 self.arg=arg def run(self):#定义每个线程要运行的函数 time.sleep(1) print 'the arg is:%s\r' % self.arg for i in xrange(4): t =MyThread(i) t.start() print 'main thread end!'
相关方法：
构造方法：
Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})
group: 线程组，目前还没有实现，库引用中提示必须是None；
target: 要执行的方法；
name: 线程名；
args/kwargs: 要传入方法的参数。
实例方法：
isAlive(): 返回线程是否在运行。正在运行指启动后、终止前。
get/setName(name): 获取/设置线程名。
start(): 线程准备就绪，等待CPU调度
is/setDaemon(bool): 将该子线程设置为父线程的守护线程（默认为非守护线程（False））。（需要在线程start之前设置）
关于“守护”的含义，我们可以这样理解，子线程为父线程的守护线程，意思是说子线程要守着父线程，一旦父线程执行完毕，也就不需要“守护”了，所以此时子线程就要结束。
True: 设置该子进程为父进程的守护进程，即后台线程。主线程执行过程中，子线程也在进行，主线程执行完毕后，子线程不论成功与否，主线程和子线程均停止。
False:设置该子进程为父进程的非守护进程，即前台进程。主线程执行过程中，子线程也在进行，主线程代码执行完毕后，仍需要等待子线程也执行完成后，主线程才会停止。
start(): 启动线程。
join([timeout]): 阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout（可选参数）。
1.2.1 关键参数setDaemon
该参数是设置线程属性，规定当前线程是否属于守护线程（默认为非守护线程（False））。（需要在线程start之前设置）
- True: 设置该子进程为父进程的守护进程，即后台线程。主线程执行过程中，子线程也在进行，主线程执行完毕后，子线程不论成功与否，主线程和子线程均停止。
- False:设置该子进程为父进程的非守护进程，即前台进程。主线程执行过程中，子线程也在进行，主线程代码执行完毕后，仍需要等待子线程也执行完成后，主线程才会停止。
关于setDaemon，默认子线程属于非守护线程，即主线程要等待所有子线程执行完之后，才停止程序。
# coding:utf-8 import threading import time def action(arg): time.sleep(1) print 'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName() print 'the arg is:%s\r' %arg time.sleep(1) for i in xrange(4): t =threading.Thread(target=action,args=(i,)) t.start() print 'main_thread end!' main_thread end! sub thread start!the thread name is:Thread-2 the arg is:1 the arg is:0 sub thread start!the thread name is:Thread-4 the arg is:2 the arg is:3 Process finished with exit code 0 可以看出，创建的4个“前台”线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序停止
该例子验证了setDeamon(False)(默认)非守护线程，主线程执行过程中，子线程也在进行，主线程执行完毕后，等待子线程也执行完成后，主线程停止。
设置setDeamon=True时：
# coding:utf-8 import threading import time def action(arg): time.sleep(1) print 'sub thread start!the thread name is:%s\r' % threading.currentThread().getName() print 'the arg is:%s\r' %arg time.sleep(1) for i in xrange(4): t =threading.Thread(target=action,args=(i,)) t.setDaemon(True)#设置线程为后台线程 t.start() print 'main_thread end!' main_thread end! 可以看出，主线程执行完毕后，后台线程不管是成功与否，主线程均停止
验证了setDeamon(True)守护线程，主线程执行过程中，守护线程也在进行，主线程执行完毕后，子线程不论成功与否，均与主线程一起停止。
1.2.2 关键参数join
阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout（可选参数）。即当子进程的join()函数被调用时，主线程就被阻塞住了，意思为不再继续往下执行。
值得注意的是，由于join()会阻塞其他函数，如果我们要用for循环触发多个线程的执行，start()要和join()分开(用两个for循环，先用第一个for循环将全部子线程start(),再用第二个for循环将全部子线程join)，不然会让多线程并行执行，变成多线程依次执行：
- 因为如果其他线程还没有start()，那么由于start()操作属于主线程的调用，那么start()会被阻塞，我们原本想要的多线程并行执行会变成多线程依次执行。
- 如果此时其他线程已经start()了，那么join()函数由于是对子线程的操作，不属于主线程，则不会被阻塞。
#coding:utf-8 import threading import time def action(arg): time.sleep(1) print 'sub thread start!the thread name is:%s ' % threading.currentThread().getName() print 'the arg is:%s ' %arg time.sleep(1) thread_list = [] #线程存放列表 for i in xrange(4): t =threading.Thread(target=action,args=(i,)) t.setDaemon(True) thread_list.append(t) for t in thread_list: t.start() for t in thread_list: t.join()
print("main_thread end!")
#Output: sub thread start!the thread name is:Thread-2 the arg is:1 sub thread start!the thread name is:Thread-3 the arg is:2 sub thread start!the thread name is:Thread-1 the arg is:0 sub thread start!the thread name is:Thread-4 the arg is:3 main_thread end! Process finished with exit code 0 设置join之后，主线程等待子线程全部执行完成后或者子线程超时后，主线程才会从被阻塞的地方继续执行。
验证了 join()阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的timeout，即使设置了setDeamon（True）主线程依然要等待子线程结束。
使用例子（join不妥当的用法，使多线程编程顺序执行）
#coding:utf-8 import threading import time def action(arg): time.sleep(1) print 'sub thread start!the thread name is:%s ' % threading.currentThread().getName() print 'the arg is:%s ' %arg time.sleep(1) for i in xrange(4): t =threading.Thread(target=action,args=(i,)) t.setDaemon(True) t.start() t.join() print 'main_thread end!' join不妥当用法 sub thread start!the thread name is:Thread-1 the arg is:0 sub thread start!the thread name is:Thread-2 the arg is:1 sub thread start!the thread name is:Thread-3 the arg is:2 sub thread start!the thread name is:Thread-4 the arg is:3 main_thread end! Process finished with exit code 0 可以看出此时，程序只能顺序执行，每个线程都被上一个线程的join阻塞，使得“多线程”失去了多线程意义。 运行结果
1.3 Timer类
Timer（定时器）是Thread的派生类，用于在指定时间后调用一个方法。
构造方法：
Timer(interval, function, args=[], kwargs={})
interval: 指定的时间
function: 要执行的方法
args/kwargs: 方法的参数
实例方法：
Timer从Thread派生，没有增加实例方法。
# encoding: UTF-8
import threading
def func():
print (hello timer!)
if __name__ == "__main__"
timer = threading.Timer(5, func)
timer.start()
该例子效果为延迟5秒执行
2 线程同步
线程同步是借由threading模块的以下类实现的：Condition，Event，Local.
2.1 Condition类
我们先关注一下Condition类一般用于什么场景：
线程A需要等某个条件成立才能继续往下执行，现在这个条件不成立，线程A就阻塞等待，而线程B在执行过程中使这个条件成立了，就唤醒线程A继续执行。在pthread库中通过条件变量（Condition Variable）来阻塞等待一个条件，或者唤醒等待这个条件的线程。
通俗的讲，Condition类适合于生产者，消费者模型。 即Condition很适合那种主动休眠，被动唤醒的场景。 Condition使用难度要高于mutex，一不注意就会被死锁，所以很考验对condition的理解。
首先我们知道python下的线程是真实的线程，底层用的是pthread。pthread内部Condition条件变量有两个关键函数， await和signal方法，对应python threading Condition是wait和notify方法。
构造方法：
Condition([lock/rlock])
实例方法：
acquire([timeout])/release(): 调用关联的锁的相应方法。
wait([timeout]): 调用这个方法将使线程进入Condition的等待池等待通知，并释放锁。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。
notify(): 调用这个方法将从等待池挑选一个线程并通知，收到通知的线程将自动调用acquire()尝试获得锁定（进入锁定池）；其他线程仍然在等待池中。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。
notifyAll(): 调用这个方法将通知等待池中所有的线程，这些线程都将进入锁定池尝试获得锁定。调用这个方法不会释放锁定。使用前线程必须已获得锁定，否则将抛出异常。
notify（signal）方法：
注: notify ( signal ) 可以把wait队列的那些线程给唤醒起来。
下面给一个生产者-消费者模型的例子：
#/usr/bin/python3 # encoding: UTF-8 import threading import time # 商品 product = None # 条件变量 con = threading.Condition() # 生产者方法 def produce(): global product if con.acquire(): while True: if product is None: print("produce the product...") product = 'anything' # 通知消费者，商品已经生产 con.notify() else: print("Producer: product is not None") # 等待通知 con.wait() print("Producer: Resume from wait...") time.sleep(2) # 消费者方法 def consume(): global product if con.acquire(): while True: if product is not None: print("consume the product...") product = None # 通知生产者，商品已经没了 con.notify() else: print("Cosumer: product is None") # 等待通知 con.wait() print("Cosumer: Resume from wait...") time.sleep(2) if __name__ == "__main__": t1 = threading.Thread(target=produce) t2 = threading.Thread(target=consume) t2.start() t1.start()
结果为
Cosumer: product is None
produce the product Cosumer: Resume from wait...
cosume the product
Producuer: Resume from wait...
produce the product
Cosumer: Resume from wait...
cosume the product
注意：con.wait()一定要在if判断的外面，因为一开始的时候，两个子线程都获得了锁。如果没有con.wait()释放锁并等待通知，则另一个暂时没有获得锁权限的线程，会一直被阻塞。整个生产者-消费者模型也就跑不起来了。下面是跑步起来的例子：
#/usr/bin/python3 # encoding: UTF-8 import threading import time # 商品 product = None # 条件变量 con = threading.Condition() # 生产者方法 def produce(): global product if con.acquire(): while True: if product is None: print("produce the product...") product = 'anything' # 通知消费者，商品已经生产 con.notify() con.wait() print("Producer: Resume from wait...") time.sleep(2) else: print("Producer: product is not None") # 等待通知 #con.wait() #print("Producer: Resume from wait...") # time.sleep(2) # 消费者方法 def consume(): global product if con.acquire(): while True: if product is not None: print("consume the product...") product = None # 通知生产者，商品已经没了 con.notify() con.wait() print("Cosumer: Resume from wait...") time.sleep(2) else: print("Cosumer: product is None") # 等待通知 #con.wait() # print("Cosumer: Resume from wait...") # time.sleep(2) if __name__ == "__main__": t1 = threading.Thread(target=produce) t2 = threading.Thread(target=consume) t2.start() t1.start()
结果为：
Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None Cosumer: Product is None
2.2 Event类
Event（事件）是最简单的线程通信机制之一：一个线程通知事件，其他线程等待事件。Event内置了一个初始为False的标志，当调用set()时设为True，调用clear()时重置为 False。wait()将阻塞线程至等待阻塞状态。
Event其实就是一个简化版的 Condition。Event没有锁，无法使线程进入同步阻塞状态。
构造方法：
Event()
实例方法：
isSet(): 当内置标志为True时返回True。
set(): 将标志设为True，并通知所有处于等待阻塞状态的线程恢复运行状态。
clear(): 将标志设为False。
wait([timeout]): 如果标志为True将立即返回，否则阻塞线程至等待阻塞状态，等待其他线程调用set()。
下面是例子：
# encoding: UTF-8 import threading import time event = threading.Event() def func(): # 等待事件，进入等待阻塞状态 print '%s wait for event...' % threading.currentThread().getName() event.wait() # 收到事件后进入运行状态 print '%s recv event.' % threading.currentThread().getName()
if __name__ == "__main__":
t1 = threading.Thread(target=func)
t2 = threading.Thread(target=func)
t1.start()
t2.start()
time.sleep(2)
print 'MainThread set event.'
event.set()
结果为
Thread-1 wait for event... Thread-2 wait for event... #2秒后。。。 MainThread set event. Thread-1 recv event. Thread-2 recv event.
2.3 Local类
local是一个小写字母开头的类，用于管理 thread-local（线程局部的）数据。对于同一个local，线程无法访问其他线程设置的属性；线程设置的属性不会被其他线程设置的同名属性替换。
可以把local看成是一个“线程-属性字典”的字典，local封装了从自身使用线程作为 key检索对应的属性字典、再使用属性名作为key检索属性值的细节。
# encoding: UTF-8 import threading local = threading.local() local.tname = 'main' def func(): local.tname = 'notmain' print local.tname if __name__ == "__main__": t1 = threading.Thread(target=func) t1.start() t1.join() print(local.tname)