python 多執行緒

2021-08-28 10:37:30 字數 3526 閱讀 6666

為了引入多執行緒的概念，讓我們來看乙個例子。假設你想安排一些**，在一段延遲後或在特定時間執行。可以在程式啟動時新增如下**：

import time, datetime


starttime = datetime.datetime(2029, 10, 31, 0, 0, 0)


while datetime.datetime.now() < starttime:


time.sleep(1)


print('program now starting on halloween 2029')


--snip--
這段**指定 2029 年 10 月 31 日作為開始時間，不斷呼叫 time.sleep(1)，直到開始時間。在等待 time.sleep()的迴圈呼叫完成時，程式不能做任何事情，它只是坐在那裡，直到 2029 年萬聖節。這是因為 python 程式在預設情況下，只有乙個執行執行緒。要理解什麼是執行執行緒，就要回憶第 2 章關於控制流的討論，當時你想象程式的執行就像把手指放在一行**上，然後移動到下一行，或是流控制語句讓它去的任何地方。單執行緒程式只有乙個「手指」。但多執行緒的程式有多個「手指」。每個「手指」仍然移動到控制流語句定義的下一行**，但這些「手指」可以在程式的不同地方，同時執行不同的**行（到目前為止，本書所有的程式一直是單執行緒的）。不必讓所有的**等待，直到 time.sleep()函式完成，你可以使用 python 的threading 模組，在單獨的執行緒中執行延遲或安排的**。這個單獨的執行緒將因為time.sleep()呼叫而暫停。同時，程式可以在原來的執行緒中做其他工作。要得到單獨的執行緒，首先要呼叫 threading.thread()函式，生成乙個 thread 物件。在新的檔案中輸入以下**，並儲存為 threaddemo.py：

import threading, time


print('start of program.')


def takeanap():


time.sleep(5)


print('wake up!')


threadobj = threading.thread(target=takeanap)


threadobj.start()


print('end of program.')
我們定義了乙個函式，希望用於新執行緒中。為了建立乙個 thread 物件，我們呼叫 threading.thread()，並傳入關鍵字引數 target=takeanap。這意味著我們要在新執行緒中呼叫的函式是 takeanap()。請注意，關鍵字引數是 target=takeanap，而不是 target=takeanap()。這是因為你想將 takeanap()函式本身作為引數，而不是呼叫 takeanap()，並傳入它的返回值。我們將 threading.thread()建立的 thread 物件儲存在 threadobj 中，然後呼叫threadobj.start()，建立新的執行緒，並開始在新執行緒中執行目標函式。如果執行該程式，輸出將像這樣：

start of program.


end of program.


wake up!
這可能有點令人困惑。如果 print('end of program.')是程式的最後一行，你可能會認為，它應該是最後列印的內容。 wake up!在它後面是因為，當 threadobj.start()被呼叫時， threadobj 的目標函式執行在乙個新的執行執行緒中。將它看成是第二根「手指」，出現在 takeanap()函式開始處。主線程繼續 print('end of program.')。同時，新執行緒已執行了 time.sleep(5)呼叫，暫停 5 秒鐘。之後它從 5 秒鐘小睡中醒來，列印了'wakeup!'，然後從 takeanap()函式返回。按時間順序， 'wake up!'是程式最後列印的內容。通常，程式在檔案中最後一行**執行後終止（或呼叫 sys.exit()）。但threaddemo.py 有兩個執行緒。第乙個是最初的執行緒，從程式開始處開始，在 print('endof program.')後結束。第二個執行緒是呼叫 threadobj.start()時建立的，始於 takeanap()函式的開始處，在 takeanap()返回後結束。在程式的所有執行緒終止之前， python 程式不會終止。在執行 threaddemo.py 時，即使最初的執行緒已經終止，第二個執行緒仍然執行 time.sleep(5)呼叫。

向執行緒的目標函式傳遞引數

如果想在新執行緒中執行的目標函式有引數，可以將目標函式的引數傳入threading.thread()。 例如，假設想在自己的執行緒中執行以下 print()呼叫：

>>> print('cats', 'dogs', 'frogs', sep=' & ')


cats & dogs & frogs
該 print()呼叫有 3 個常規引數： 'cats'、 'dogs'和'frogs'，以及乙個關鍵字引數： sep=' & '。常規引數可以作為乙個列表，傳遞給 threading.thread()中的 args 關鍵字引數。關鍵字引數可以作為乙個字典，傳遞給 threading.thread()中的 kwargs 關鍵字引數。在互動式環境中輸入以下**：

>>> import threading


>>> threadobj = threading.thread(target=print, args=['cats', 'dogs', 'frogs'],


kwargs=)


>>> threadobj.start()


cats & dogs & frogs
為了確保引數'cats'、 'dogs'和'frogs'傳遞給新執行緒中的 print()，我們將 args=['cats','dogs', 'frogs']傳入 threading.thread()。為了確保關鍵字引數 sep=' & '傳遞給新執行緒中的 print()，我們將 kwargs=傳入 threading.thread()。threadobj.start()呼叫將建立乙個新執行緒來呼叫 print()函式，它會傳入'cats'、'dogs'和'frogs'作為引數，以及' & '作為 sep 關鍵字引數。下面建立新執行緒呼叫 print()的方法是不正確的：

threadobj = threading.thread(target=print('cats', 'dogs', 'frogs', sep=' & '))
這行**最終會呼叫 print()函式，將它的返回值（print()的返回值總是無）作為target 關鍵字引數。它沒有傳遞 print()函式本身。如果要向新執行緒中的函式傳遞引數，就使用 threading.thread()函式的 args 和 kwargs 關鍵字引數。

併發問題

可以輕鬆地建立多個新執行緒，讓它們同時執行。但多執行緒也可能會導致所謂的併發問題。如果這些執行緒同時讀寫變數，導致互相干擾，就會發生併發問題。併發問題可能很難一致地重現，所以難以除錯。多執行緒程式設計本身就是乙個廣泛的主題，超出了本書的範圍。必須記住的是：為了避免併發問題，絕不讓多個執行緒讀取或寫入相同的變數。當建立乙個新的 thread 物件時，要確保其目標函式只使用該函式中的區域性變數。這將避免程式中難以除錯的併發問題

在 有關於多執行緒程式設計的初學者教程。

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