threading多线程控制和处理 - Mifan

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 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：

#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：

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：

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：

import threading
lock = threading.Lock() #Lock对象
lock.acquire()
lock.acquire()  #产生了死琐。lock.release()
lock.release()


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。

#---- 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)

#---- 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：

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。原文地址：http://blog.csdn.net/jgood/article/details/4305604