深入理解python中的多线程新手必看

示例1我们将要请求五个不同的url:单线程

import time
import urllib2
defget_responses():
urls=[
‘http://www.baidu.com’,
‘http://www.amazon.com’,
‘http://www.ebay.com’,
‘http://www.alibaba.com’,
‘http://www.jb51.net’
]
start=time.time()
forurlinurls:
printurl
resp=urllib2.urlopen(url)
printresp.getcode()
print”elapsed time: %s”%(time.time()-start)
get_responses()

输出是:http://www.baidu.com200http://www.amazon.com200http://www.ebay.com200http://www.alibaba.com200http://www.jb51.net200elapsed
time:3.0814409256

解释:url顺序的被请求除非cpu从一个url获得了回应,否则不会去请求下一个url网络请求会花费较长的时间,所以cpu在等待网络请求的返回时间内一直处于闲置状态。多线程

import urllib2
import time
from threading import thread
classgeturlthread(thread):
def__init__(self, url):
self.url=url
super(geturlthread,self).__init__()
defrun(self):
resp=urllib2.urlopen(self.url)
printself.url, resp.getcode()
defget_responses(): urls=[
‘http://www.baidu.com’,
‘http://www.amazon.com’,
‘http://www.ebay.com’,
‘http://www.alibaba.com’,
‘http://www.jb51.net’
]
start=time.time()
threads=[]
forurlinurls:
t=geturlthread(url)
threads.append(t)
t.start()
fortinthreads:
t.join()
print”elapsed time: %s”%(time.time()-start)
get_responses()

输出:http://www.jb51.net200http://www.baidu.com200http://www.amazon.com200http://www.alibaba.com200http://www.ebay.com200elapsed
time:0.689890861511

解释:

意识到了程序在执行时间上的提升我们写了一个多线程程序来减少cpu的等待时间,当我们在等待一个线程内的网络请求返回时,这时cpu可以切换到其他线程去进行其他线程内的网络请求。我们期望一个线程处理一个url,所以实例化线程类的时候我们传了一个url。线程运行意味着执行类里的run()方法。无论如何我们想每个线程必须执行run()。为每个url创建一个线程并且调用start()方法,这告诉了cpu可以执行线程中的run()方法了。我们希望所有的线程执行完毕的时候再计算花费的时间,所以调用了join()方法。join()可以通知主线程等待这个线程结束后,才可以执行下一条指令。每个线程我们都调用了join()方法,所以我们是在所有线程执行完毕后计算的运行时间。

关于线程:

cpu可能不会在调用start()后马上执行run()方法。你不能确定run()在不同线程建间的执行顺序。对于单独的一个线程,可以保证run()方法里的语句是按照顺序执行的。这就是因为线程内的url会首先被请求,然后打印出返回的结果。

实例2

我们将会用一个程序演示一下多线程间的资源竞争,并修复这个问题。

from threading import thread
#define a global variable some_var=0
classincrementthread(thread):
defrun(self):
#we want to read a global variable
#and then increment it
globalsome_var
read_value=some_var
print”some_var in %s is %d”%(self.name, read_value)
some_var=read_value+1
print”some_var in %s after increment is %d”%(self.name, some_var)
defuse_increment_thread():
threads=[]
foriinrange(50):
t=incrementthread()
threads.append(t)
t.start()
fortinthreads:
t.join()
print”after 50 modifications, some_var should have become 50″
print”after 50 modifications, some_var is %d”%(some_var,)
use_increment_thread()

多次运行这个程序,你会看到多种不同的结果。解释:有一个全局变量,所有的线程都想修改它。所有的线程应该在这个全局变量上加
1
。有50个线程,最后这个数值应该变成50,但是它却没有。为什么没有达到50?在some_var是15的时候,线程t1读取了some_var,这个时刻cpu将控制权给了另一个线程t2。t2线程读到的some_var也是15t1和t2都把some_var加到16当时我们期望的是t1
t2两个线程使some_var +
2变成17在这里就有了资源竞争。相同的情况也可能发生在其它的线程间,所以出现了最后的结果小于50的情况。解决资源竞争

from threading
import lock, thread
lock=lock()
some_var=0
classincrementthread(thread):
defrun(self):
#we want to read a global variable
#and then increment it
globalsome_var
lock.acquire()
read_value=some_var
print”some_var in %s is %d”%(self.name, read_value)
some_var=read_value+1
print”some_var in %s after increment is %d”%(self.name, some_var)
lock.release()
defuse_increment_thread():
threads=[]
foriinrange(50):
t=incrementthread()
threads.append(t)
t.start()
fortinthreads:
t.join()
print”after 50 modifications, some_var should have become 50″
print”after 50 modifications, some_var is %d”%(some_var,)
use_increment_thread()

再次运行这个程序,达到了我们预期的结果。解释:lock
用来防止竞争条件如果在执行一些操作之前,线程t1获得了锁。其他的线程在t1释放lock之前,不会执行相同的操作我们想要确定的是一旦线程t1已经读取了some_var,直到t1完成了修改some_var,其他的线程才可以读取some_var这样读取和修改some_var成了逻辑上的原子操作。实例3让我们用一个例子来证明一个线程不能影响其他线程内的变量(非全局变量)。time.sleep()可以使一个线程挂起,强制线程切换发生。

from threading import thread
import time
classcreatelistthread(thread):
defrun(self):
self.entries=[]
foriinrange(10):
time.sleep(1)
self.entries.append(i)
printself.entries
defuse_create_list_thread():
foriinrange(3):
t=createlistthread()
t.start()
use_create_list_thread()

运行几次后发现并没有打印出争取的结果。当一个线程正在打印的时候,cpu切换到了另一个线程,所以产生了不正确的结果。我们需要确保print
self.entries是个逻辑上的原子操作,以防打印时被其他线程打断。我们使用了lock(),来看下边的例子。

from threading import thread, lock
import time
lock=lock()
classcreatelistthread(thread):
defrun(self):
self.entries=[]
foriinrange(10):
time.sleep(1)
self.entries.append(i)
lock.acquire()
printself.entries
lock.release()
defuse_create_list_thread():
foriinrange(3):
t=createlistthread()
t.start()
use_create_list_thread()

这次我们看到了正确的结果。证明了一个线程不可以修改其他线程内部的变量(非全局变量)。

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