Python 简明教程
Python - Synchronizing Threads
在 Python 中，当多个线程同时使用共享资源时，同步其访问以维护数据完整性和程序正确性非常重要。可以利用 threading 模块提供的各种同步原语在 Python 中同步线程，例如锁、条件、信号量和屏障来控制对共享资源的访问并协调多个线程的执行。
在本教程中，我们将学习 Python 的 threading 模块提供的各种同步原语。
Thread Synchronization using Locks
Python 的线程模块中的锁对象提供了最简单的同步原语。它们允许线程获取和释放关键代码段周围的锁，确保一次只有一个线程可以执行受保护的代码。
通过调用 Lock() 方法创建一个新锁，该方法返回一个锁对象。可以使用 acquire(blocking) 获取锁，该方法强制线程同步运行。可选的 blocking 参数允许您控制线程是否等待获取锁，以及是否使用 release() 方法释放。
Example
以下示例演示如何使用锁（threading.Lock() 方法）在 Python 中同步线程，确保多个线程安全正确地访问共享资源。
import threading
counter = 10
def increment(theLock, N):
global counter
for i in range(N):
theLock.acquire()
counter += 1
theLock.release()
lock = threading.Lock()
t1 = threading.Thread(target=increment, args=[lock, 2])
t2 = threading.Thread(target=increment, args=[lock, 10])
t3 = threading.Thread(target=increment, args=[lock, 4])
t1.start()
t2.start()
t3.start()
# Wait for all threads to complete
for thread in (t1, t2, t3):
thread.join()
print("All threads have completed")
print("The Final Counter Value:", counter)Condition Objects for Synchronizing Python Threads
条件变量允许线程等到另一个线程通知后才继续执行。它们对于提供 communication between the threads 非常有用。 wait() 方法用于在另一个线程通过 notify() 或 notify_all() 通知一个线程之前阻塞该线程。
Example
此示例演示了条件对象如何使用 notify() 和 wait() 方法同步线程。
import threading
counter = 0
# Consumer function
def consumer(cv):
global counter
with cv:
print("Consumer is waiting")
cv.wait() # Wait until notified by increment
print("Consumer has been notified. Current Counter value:", counter)
# increment function
def increment(cv, N):
global counter
with cv:
print("increment is producing items")
for i in range(1, N + 1):
counter += i # Increment counter by i
# Notify the consumer
cv.notify()
print("Increment has finished")
# Create a Condition object
cv = threading.Condition()
# Create and start threads
consumer_thread = threading.Thread(target=consumer, args=[cv])
increment_thread = threading.Thread(target=increment, args=[cv, 5])
consumer_thread.start()
increment_thread.start()
consumer_thread.join()
increment_thread.join()
print("The Final Counter Value:", counter)Synchronizing threads using the join() Method
Python 的线程模块中的 join() 方法用于等到所有线程执行完成为止。这是同步主线程与其他线程完成执行的一种简单方法。
Example
这通过使用 join() 方法演示线程同步，以确保主线程等待所有已启动线程完成其工作后再继续执行。
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("Starting " + self.name)
print_time(self.name, self.counter, 3)
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
time.sleep(delay)
print("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
counter -= 1
threads = []
# Create new threads
thread1 = MyThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = MyThread(2, "Thread-2", 2)
# Start the new Threads
thread1.start()
thread2.start()
# Join the threads
thread1.join()
thread2.join()
print("Exiting Main Thread")