Lock对象
原语锁(互斥锁)是一个同步原语,状态是"已锁定"或者"未锁定"之一.两个方法acquire()和release()用于修改锁的状态.如果状态为已锁定,
尝试获取锁将被阻塞,直到锁被释放为止.如果有多个线程等待获取锁,当锁被释放时,只有一个线程能获取它,等待线程获得锁的顺序没有定义.
使用下面的构造函数可以创建新的Lock实例:
Lock()
创建新的Lock对象,初始状态为未锁定
Lock实例lock支持一下方法
lock.acquire([blocking])
获取锁,如果有必要,需要阻塞到锁释放为止.如果提供blocking参数并将它设为False,当无法获取锁时立即返回False,
如果成功获取锁则返回True.
lock.release()
释放一个锁.当锁处于未锁定状态时,或者从与原本调用acquire()方法的线程不同的线程调用此方法,将出现错误
# 未加锁，Windows下运行不会出现混乱，在Linux下运行就会发行结果出现混乱 import threading import time num = 0 def show(): global num time.sleep(3) num += 1 print(num) for i in range(10): t = threading.Thread(target=show) t.start() print('thread stop')
Linux下的结果(多运行几遍就会发现结果混乱) 1 2 3 5 7 4 8 6 9 10
# 加锁 import threading import time clock = threading.Lock() num = 0 def show(): clock.acquire() global num time.sleep(3) num += 1 print(num) clock.release() for i in range(10): t = threading.Thread(target=show) t.start() print('thread stop')
Rlock对象
可重入锁是一个类似于Lock对象的同步原语，但同一个线程可以多次获取它。这允许拥有锁的线程执行嵌套的acquire()和release()操作。在这种
情况下，只有对外面的release()操作才能将锁重置为未锁定状态。
使用以下的构造函数可以创建一个新的RLock对象：
RLock()
创建新的可重入锁对象。RLock对象rlock支持一下方法。
rlock.acquire([blocking])
获取锁，如果有必要，需要阻塞到锁被释放为止。如果没有线程拥有锁，它将被锁定，而且递归级别被置为1.如果此线程已经拥有锁，锁的递归级别加1，
而且函数立即返回。
rlock.release()
通过减少锁的递归级别来释放它。如果在减值后递归级别为0，锁将被重置为未锁定状态。否则，锁将保持以锁定状态。只能由目前拥有锁的线程来调用此函数。
在使用诸如Lock，RLcok或Semphore之类的锁原语时，必须多加小心。锁的错误管理经常导致死锁或竞争条件。依赖的代码应该保证出现异常时正确地释放锁。
典型的代码如下:
1 try: 2 lock.acquire() 3 # 关键部分 4 statements 5 ... 6 finally: 7 lock.release() 8 9 # 另外，所有种类的锁还支持上下文管理协议(写起来更简洁些) 10 11 with lock: 12 # 关键部分 13 # with语句自动获取锁，并且在控制流离开上下文时自动释放锁 14 # 此外，编写代码时一般应该避免同时获取多个锁例如： 15 with lock_A: 16 # 关键部分 17 statements 18 19 ... 20 with lock_B: 21 # B的关键部分 22 23 ...
这通常很容易导致应用程序神秘死锁。尽管有几种策略可以避免出现这种情况(如分层锁定)，但最好在编写代码时就避免这种做法
信号量
信号量是一个基于计数器的同步原语，每一次调用acquire()方法时此计数器减1，每次调用release()方法时此计数器加1.如果计数器为0，acquire()方法将会阻塞，
直到其他线程调用release()方法为止。
Semaphore([value])
创建一个新的信号量。value是计数器的初始值。如果省略此参数，计数器的值将被置为1.
Semaphore实例s支持一下方法
s.acquire([blocking])
获取信号量。如果进入时内部计数器大于0，此方法将把它的值减1，然后立即返回。如果它的值为0，此方法将阻塞，知道另一个线程调用release()方法为止。
blocking参数的行为与Lock和RLock对象中描述的相同
s.release()
通过将内部计数器的值加1来释放一个信号量。如果计数器为0，而且另一个线程正在等待，该线程将被唤醒。如果有多个线程正在等待，只能从它的acquire()
调用返回其中一个。线程释放的顺序并不确定
BoundedSemaphore([value])
创建一个新的信号量。Value是计数器的初始值。如果省略此参数，计数器的值将被置为1.BounderSemaphore的工作方式与Semaphore完全相同，
但release()操作的次数不能超过acquire()操作的次数
信号量与互斥锁之间的微妙差别在于:信号量可以用于发信号。例如，可以从不同的线程调用acquire()和release()方法，以便在生产者和消费者线程之间进行通信。
1 import threading 2 import time 3 produced = threading.Semaphore(3) 4 consumed = threading.Semaphore(2) 5 6 7 def producer(): 8 for i in range(10): 9 consumed.acquire() 10 time.sleep(3) 11 print('-----------------', time.ctime()) 12 consumed.release() 13 14 15 def consumer(): 16 for j in range(10,20): 17 produced.acquire() 18 time.sleep(3) 19 print('=================', time.ctime()) 20 consumed.release() 21 22 23 for i in range(20): 24 t1 = threading.Thread(target=producer) 25 t2 = threading.Thread(target=consumer) 26 t1.start() 27 t2.start()
运行结果
1 ----------------- Fri Dec 14 16:11:08 2018 2 ================= Fri Dec 14 16:11:08 2018 3 ----------------- Fri Dec 14 16:11:08 2018 4 ================= Fri Dec 14 16:11:08 2018 5 ================= Fri Dec 14 16:11:08 2018 6 ----------------- Fri Dec 14 16:11:11 2018 7 ----------------- Fri Dec 14 16:11:11 2018 8 ----------------- Fri Dec 14 16:11:11 2018 9 ----------------- Fri Dec 14 16:11:11 2018 10 ----------------- Fri Dec 14 16:11:11 2018 11 ----------------- Fri Dec 14 16:11:14 2018
事件
事件用于在线程之间通信。一个线程发出“事件”信号，一个或多个其他线程等待它，Event实例管理着一个内部标志，可以使用set()方法将它置为True，或者
使用clear()方法将它重置为False。wait()方法将阻塞，直到标志为True
Event()
创建新的Event实例，并将内部标志置为False。Event实例e支持一下方法
e.is_set()
只有当内部标志为True时才返回True。在老式代码中此方法叫isSet()
e.set()
内部标志为True。等待它变为True的所有线程都将被唤醒
e.clear()
将内部标志重置为False
e.wait([timeout])
阻塞直到内部标志为True。如果进入时内部标志为True，此方法将立即返回。否则它将阻塞，直到另一个线程调用set()方法将标志置为True，或者直到出现可选的
超时。timeout是一个浮点数，用于指定以秒为单位的超时期限
1 import threading 2 import time 3 4 event = threading.Event() 5 6 7 def chihuoguo(): 8 # 等待事件，进入等待阻塞状态 9 print('%s 进入准备状态' % threading.currentThread().getName()) 10 time.sleep(1) 11 event.wait() 12 # 收到事件后进入运行状态 13 print('%s 开始运行' % threading.currentThread().getName()) 14 15 # 设置线程组 16 threads = [] 17 18 # 创建新线程 19 thread1 = threading.Thread(target=chihuoguo, name='one') 20 thread2 = threading.Thread(target=chihuoguo, name='two') 21 22 # 添加到线程组 23 threads.append(thread1) 24 threads.append(thread2) 25 26 # 开启线程 27 for thread in threads: 28 thread.start() 29 30 time.sleep(0.1) 31 # 发送事件通知 32 print('event start') 33 event.set()
使用event.clear()
1 import threading 2 import time 3 4 event = threading.Event() 5 6 7 def chihuoguo(): 8 for i in range(1, 5): 9 # 等待事件，进入等待阻塞状态 10 print('%s %s 进入准备状态' % (threading.currentThread().getName(), i)) 11 time.sleep(1) 12 event.wait() 13 14 if i == 3: 15 event.clear() 16 # 收到事件后进入运行状态 17 print('%s %s 开始运行' % (threading.currentThread().getName(), i)) 18 19 # 设置线程组 20 threads = [] 21 22 # 创建新线程 23 thread1 = threading.Thread(target=chihuoguo, name='one') 24 thread2 = threading.Thread(target=chihuoguo, name='two') 25 26 # 添加到线程组 27 threads.append(thread1) 28 threads.append(thread2) 29 30 # 开启线程 31 for thread in threads: 32 thread.start() 33 34 time.sleep(0.1) 35 36 # event.clear() 37 # 发送事件通知 38 print('event start') 39 event.set()
尽管Event对象可用于给其他线程发信号，但不应该使用它们来实现在生成者/消费者问题中十分典型的通知。例如，应该避免写出下面这样的代码
1 evt = threading.Event() 2 3 4 def producer(): 5 while True: 6 # 生产者 7 ... 8 evt.signal() 9 10 11 def consumer(): 12 while True: 13 # 一个等待项 14 evt.wait() 15 # 消费项 16 ... 17 # 清除事件并再次等待 18 evt.clear()
这段代码并不可靠，因为在evt.wait()和evt.clear()操作之间，生产者可能产生了一个新项。但是，通过清除事件，在生产者创建一个新项之前，消费者可能看不到
这个新项。最好的情况是，程序将经过一段很短的停滞，对项的处理被莫名其妙推迟了。最坏的情况是，由于事件信号丢失，整个程序将挂起。要解决这类问题最好使用
条件变量