Python模块学习 ---- threading 多线程控制和处理

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上一篇 介绍了thread模块，今天来学习Python中另一个操作线程的模块：threading。threading通过对thread模块进行二次封装，提供了更方便的API来操作线程。今天内容比较多，闲话少说，现在就开始切入正题！

threading.Thread

　　Thread 是threading模块中最重要的类之一，可以使用它来创建线程。有两种方式来创建线程：一种是通过继承Thread类，重写它的run方法；另一种是创建一个threading.Thread对象，在它的初始化函数（__init__）中将可调用对象作为参数传入。下面分别举例说明。先来看看通过继承threading.Thread类来创建线程的例子：

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#coding=gbk

import threading, time, random

count = 0

class Counter(threading.Thread):

def __init__(self, lock, threadName):

'''''@summary: 初始化对象。

@param lock: 琐对象。

@param threadName: 线程名称。

'''

super(Counter, self).__init__(name = threadName) #注意：一定要显式的调用父类的初始

化函数。

self.lock = lock

def run(self):

'''''@summary: 重写父类run方法，在线程启动后执行该方法内的代码。

'''

global count

self.lock.acquire()

for i in xrange(10000):

count = count + 1

self.lock.release()

lock = threading.Lock()

for i in range(5):

Counter(lock, "thread-" + str(i)).start()

time.sleep(2) #确保线程都执行完毕

print count

　　在代码中，我们创建了一个Counter类，它继承了threading.Thread。初始化函数接收两个参数，一个是琐对象，另一个是线程的名称。在Counter中，重写了从父类继承的run方法，run方法将一个全局变量逐一的增加10000。在接下来的代码中，创建了五个Counter对象，分别调用其start方法。最后打印结果。这里要说明一下run方法 和start方法: 它们都是从Thread继承而来的，run()方法将在线程开启后执行，可以把相关的逻辑写到run方法中（通常把run方法称为活动[Activity]。）；start()方法用于启动线程。

　　再看看另外一种创建线程的方法：

[python] view
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import threading, time, random

count = 0

lock = threading.Lock()

def doAdd():

'''''@summary: 将全局变量count 逐一的增加10000。

'''

global count, lock

lock.acquire()

for i in xrange(10000):

count = count + 1

lock.release()

for i in range(5):

threading.Thread(target = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start()

time.sleep(2) #确保线程都执行完毕

print count

　　在这段代码中，我们定义了方法doAdd，它将全局变量count 逐一的增加10000。然后创建了5个Thread对象，把函数对象doAdd 作为参数传给它的初始化函数，再调用Thread对象的start方法，线程启动后将执行doAdd函数。这里有必要介绍一下threading.Thread类的初始化函数原型：

def __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

　　参数group是预留的，用于将来扩展；

　　参数target是一个可调用对象（也称为活动[activity]），在线程启动后执行；

　　参数name是线程的名字。默认值为“Thread-N“，N是一个数字。

　　参数args和kwargs分别表示调用target时的参数列表和关键字参数。

Thread类还定义了以下常用方法与属性：

Thread.getName()

Thread.setName()

Thread.name

　　用于获取和设置线程的名称。

Thread.ident

　　获取线程的标识符。线程标识符是一个非零整数，只有在调用了start()方法之后该属性才有效，否则它只返回None。

Thread.is_alive()

Thread.isAlive()

　　判断线程是否是激活的（alive）。从调用start()方法启动线程，到run()方法执行完毕或遇到未处理异常而中断 这段时间内，线程是激活的。

Thread.join([timeout])

　　调用Thread.join将会使主调线程堵塞，直到被调用线程运行结束或超时。参数timeout是一个数值类型，表示超时时间，如果未提供该参数，那么主调线程将一直堵塞到被调线程结束。下面举个例子说明join()的使用：

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import threading, time

def doWaiting():

print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S')

time.sleep(3)

print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S')

thread1 = threading.Thread(target = doWaiting)

thread1.start()

time.sleep(1) #确保线程thread1已经启动

print 'start join'

thread1.join() #将一直堵塞，直到thread1运行结束。

print 'end join'

threading.RLock和threading.Lock

　　在threading模块中，定义两种类型的琐：threading.Lock和threading.RLock。它们之间有一点细微的区别，通过比较下面两段代码来说明：

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import threading

lock = threading.Lock() #Lock对象

lock.acquire()

lock.acquire() #产生了死琐。

lock.release()

lock.release()

[python] view
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import threading

rLock = threading.RLock() #RLock对象

rLock.acquire()

rLock.acquire() #在同一线程内，程序不会堵塞。

rLock.release()

rLock.release()

　　这两种琐的主要区别是：RLock允许在同一线程中被多次acquire。而Lock却不允许这种情况。注意：如果使用RLock，那么acquire和release必须成对出现，即调用了n次acquire，必须调用n次的release才能真正释放所占用的琐。

threading.Condition

　　可以把Condiftion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。

　　现在写个捉迷藏的游戏来具体介绍threading.Condition的基本使用。假设这个游戏由两个人来玩，一个藏(Hider)，一个找(Seeker)。游戏的规则如下：1. 游戏开始之后，Seeker先把自己眼睛蒙上，蒙上眼睛后，就通知Hider；2. Hider接收通知后开始找地方将自己藏起来，藏好之后，再通知Seeker可以找了； 3. Seeker接收到通知之后，就开始找Hider。Hider和Seeker都是独立的个体，在程序中用两个独立的线程来表示，在游戏过程中，两者之间的行为有一定的时序关系，我们通过Condition来控制这种时序关系。

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#---- Condition

#---- 捉迷藏的游戏

import threading, time

class Hider(threading.Thread):

def __init__(self, cond, name):

super(Hider, self).__init__()

self.cond = cond

self.name = name

def run(self):

time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法

self.cond.acquire() #b

print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了'

self.cond.notify()

self.cond.wait() #c

#f

print self.name + ': 我找到你了 ~_~'

self.cond.notify()

self.cond.release()

#g

print self.name + ': 我赢了' #h

class Seeker(threading.Thread):

def __init__(self, cond, name):

super(Seeker, self).__init__()

self.cond = cond

self.name = name

def run(self):

self.cond.acquire()

self.cond.wait() #a #释放对琐的占用，同时线程挂起在这里，直到被notify并重新占

有琐。

#d

print self.name + ': 我已经藏好了，你快来找我吧'

self.cond.notify()

self.cond.wait() #e

#h

self.cond.release()

print self.name + ': 被你找到了，哎~~~'

cond = threading.Condition()

seeker = Seeker(cond, 'seeker')

hider = Hider(cond, 'hider')

seeker.start()

hider.start()

threading.Event

　　Event实现与Condition类似的功能，不过比Condition简单一点。它通过维护内部的标识符来实现线程间的同步问题。（threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent类实现同样的功能。）

Event.wait([timeout])

　　堵塞线程，直到Event对象内部标识位被设为True或超时（如果提供了参数timeout）。

Event.set()

　　将标识位设为Ture

Event.clear()

　　将标识伴设为False。

Event.isSet()

　　判断标识位是否为Ture。
下面使用Event来实现捉迷藏的游戏(可能用Event来实现不是很形象)

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#---- Event

#---- 捉迷藏的游戏

import threading, time

class Hider(threading.Thread):

def __init__(self, cond, name):

super(Hider, self).__init__()

self.cond = cond

self.name = name

def run(self):

time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法

print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了'

self.cond.set()

time.sleep(1)

self.cond.wait()

print self.name + ': 我找到你了 ~_~'

self.cond.set()

print self.name + ': 我赢了'

class Seeker(threading.Thread):

def __init__(self, cond, name):

super(Seeker, self).__init__()

self.cond = cond

self.name = name

def run(self):

self.cond.wait()

print self.name + ': 我已经藏好了，你快来找我吧'

self.cond.set()

time.sleep(1)

self.cond.wait()

print self.name + ': 被你找到了，哎~~~'

cond = threading.Event()

seeker = Seeker(cond, 'seeker')

hider = Hider(cond, 'hider')

seeker.start()

hider.start()

threading.Timer

　　threading.Timer是threading.Thread的子类，可以在指定时间间隔后执行某个操作。下面是Python手册上提供的一个例子：

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def hello():

print "hello, world"

t = Timer(3, hello)

t.start() # 3秒钟之后执行hello函数。

　　threading模块中还有一些常用的方法没有介绍：

threading.active_count()

threading.activeCount()

　　获取当前活动的(alive)线程的个数。

threading.current_thread()

threading.currentThread()

　　获取当前的线程对象（Thread object）。

threading.enumerate()

　　获取当前所有活动线程的列表。

threading.settrace(func)

　　设置一个跟踪函数，用于在run()执行之前被调用。

threading.setprofile(func)

　　设置一个跟踪函数，用于在run()执行完毕之后调用。

　　threading模块的内容很多，一篇文章很难写全，更多关于threading模块的信息，请查询Python手册 threading模块。