python--线程同步原语

Threading模块是python3里面的多线程模块，模块内集成了许多的类，其中包括Thread，Condition，Event，Lock，Rlock，Semaphore，Timer等等。下面这篇文章主要通过案例来说明其中的Event和Segmaphore（Boundedsegmaphore）的使用。关于Lock的使用可以移步到我之前写的文章

Event

Event类内部保存着一个flags参数，标志事件的等待与否。

Event类实例函数

1. set() 将flags设置为True，事件停止阻塞

2. clear() 将flags重新设置为False，删除flags，事件重新阻塞

3. wait() 将事件设置为等待状态

4.

（1）单个事件等待其他事件的发生

<span style="color: #0000ff">def<span style="color: #000000"> event_set(n):
sleep(n)
event.set()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">这是event_set方法中的时间<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">,ctime())

thread1 = Thread(target=<span style="color: #000000">event_wait)
thread2 = Thread(target=event_set,args=(3<span style="color: #000000">,))

thread1.start()
thread2.start()

结果：

（2）多个事件先后发生

下面以赛跑来作为例子。假设5条跑道上，每条跑道各有一名运动员，分别为ABCDE。

具体代码：

<span style="color: #0000ff">def<span style="color: #000000"> do_wait(athlete):
racetrack =<span style="color: #000000"> threading.current_thread().getName()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">%s准备就绪<span style="color: #800000">' %<span style="color: #000000"> racetrack)
event.wait()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">%s听到枪声，起跑！<span style="color: #800000">'%<span style="color: #000000">athlete)

thread1 = Thread(target=do_wait,args=(<span style="color: #800000">"<span style="color: #800000">A<span style="color: #800000">"<span style="color: #000000">,))
thread2 = Thread(target=do_wait,args=(<span style="color: #800000">"<span style="color: #800000">B<span style="color: #800000">"<span style="color: #000000">,))
thread3 = Thread(target=do_wait,args=(<span style="color: #800000">"<span style="color: #800000">C<span style="color: #800000">"<span style="color: #000000">,))
thread4 = Thread(target=do_wait,args=(<span style="color: #800000">"<span style="color: #800000">D<span style="color: #800000">"<span style="color: #000000">,))
thread5 = Thread(target=do_wait,args=(<span style="color: #800000">"<span style="color: #800000">E<span style="color: #800000">"<span style="color: #000000">,))

threads =<span style="color: #000000"> []
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)
threads.append(thread3)
threads.append(thread4)
threads.append(thread5)

<span style="color: #0000ff">for th <span style="color: #0000ff">in<span style="color: #000000"> threads:
th.start()

event.set() <span style="color: #008000">#<span style="color: #008000">这个set()方法很关键，同时对5个线程中的event进行set操作

结果：

可以看出多个线程中event的set()是随机的，其内部的实现是因为一个notify_all()方法。这个方法会一次性释放所有锁住的事件，哪个线程先抢到线程运行的时间片，就先释放锁。

之所以能够只调用一个set()函数就可以实现所有event的退出阻塞，是因为event.wait()是在线程内部实现的，而set()函数是在进程中调用，python多线程共享一个进程内存空间。如果是在不同进程中调用这两个函数则无法实现。

BoundedSegmaphore

如果在主机执行IO密集型任务的时候再执行这种短时间内完成大量任务（多线程）的程序时，计算机就有很大可能会宕机。

这时候就可以为这段程序添加一个计数器（counter）功能，来限制一个时间点内的线程数量。当每次进行IO操作时，都需要向segmaphore请求资源（锁），如果没有请求到，就阻塞等待，请求成功才就像执行任务。

BoundedSegmaphore和Segmaphore的区别

BoundedSegmaphore请求的锁数量固定为传入参数，而Segmaphore请求的锁数量可以超过传入的参数。

主要函数：

1. acquire() 请求锁

2. release() 释放锁

下面以一个租房的例子来说明这种固定锁数量的机制。假设一家小公寓有6间房，原本有2个住户在住着。

具体代码实现：

<span style="color: #0000ff">def<span style="color: #000000"> logout():
lock.acquire()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">I want to logout<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">A customer logout...<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
<span style="color: #0000ff">try<span style="color: #000000">:
hotel.release()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">Welcome again<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
<span style="color: #0000ff">except<span style="color: #000000"> ValueError:
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">Sorry,wait a moment.<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
lock.release()

<span style="color: #0000ff">def<span style="color: #000000"> login():
lock.acquire()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">I want to login<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">A customer login...<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
<span style="color: #0000ff">if<span style="color: #000000"> hotel.acquire(False):
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">Ok,your room number is...<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
<span style="color: #0000ff">else<span style="color: #000000">:
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">Sorry,our hotel is full<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
lock.release()

<span style="color: #008000">#<span style="color: #008000">房东
<span style="color: #0000ff">def<span style="color: #000000"> producer(loops):
<span style="color: #0000ff">for i <span style="color: #0000ff">in<span style="color: #000000"> range(loops):
logout()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">还剩%s<span style="color: #800000">' % hotel._value,<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">房间<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
sleep(randrange(2<span style="color: #000000">))
<span style="color: #008000">#<span style="color: #008000">租客
<span style="color: #0000ff">def<span style="color: #000000"> consumer(loops):
<span style="color: #0000ff">for i <span style="color: #0000ff">in<span style="color: #000000"> range(loops):
login()
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">还剩%s<span style="color: #800000">' % hotel._value,<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">房间<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
sleep(randrange(2<span style="color: #000000">))
def main():
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">Start<span style="color: #800000">'<span style="color: #000000">)
room_num =<span style="color: #000000"> hotel._value
<span style="color: #0000ff">print(<span style="color: #800000">'<span style="color: #800000">The hotel is full with %s room<span style="color: #800000">'%<span style="color: #000000">room_num)
<span style="color: #008000">#<span style="color: #008000">原本有2个住户
<span style="color: #000000">hotel.acquire()
hotel.acquire()
thread1 = Thread(target=producer,args=(randrange(2,8<span style="color: #000000">),))
thread2 = Thread(target=consumer,))
thread1.start()
thread2.start()

（编辑：安卓应用网）

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