101、Python并发编程：Condition实现“排排坐分果果”的复杂同步

最新推荐文章于 2025-04-11 12:05:25 发布

南宫理的日知录

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分类专栏：好玩好用的Python 文章标签： python 开发语言编程学习学习

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引言

前面介绍了Python并发编程中，可以使用互斥锁或者可重入锁来实现多线程之间的同步。但是，直接使用锁的同步，主要是对临界区的简单保护，确保任意时刻只有一个线程进入临界区操作临界资源。

由于多线程的调度涉及到时间片轮转、GIL等，执行的顺序是无法精确控制的。

如果想要实现更加精确的线程执行顺序的控制，类似于多线程交替执行的效果，可以考虑使用Condition。

本文的主要内容有：

1、需求场景：排排坐，分果果

2、使用锁的效果

3、使用Condition真正实现需求

4、Condition的实现原理及使用注意事项

需求场景：排排坐，分果果

假设我们有这样一个需求场景：

1、总共有10部质量参差不齐的小米15

2、张三和李四平分这10部手机

3、为了尽量公平，俩人轮流进行挑选，每人每次选一部，然后由下一个人来选，直至所有的手机瓜分完成。

接下来我们通过锁和Condition来分别尝试实现该需求场景。

使用锁的效果

直接看代码：

from threading import Thread, Lock
import time


class PeakXiaoMi(Thread):
    def __init__(self, name, count, lock):
        super().__init__()
        self.name = name
        self.count = count
        self.lock = lock

    def run(self):
        for i in range(self.count):
            with self.lock:
                print(f'{self.name} 第{i + 1}次 选手机')
                time.sleep(0.1)


if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()
    zhangsan = PeakXiaoMi('张三', 5, lock)
    lisi = PeakXiaoMi('李四', 5, lock)
    zhangsan.start()
    lisi.start()
    zhangsan.join()
    lisi.join()

对代码做一个简单说明：

1、通过继承Thread类实现自定义选手机的线程，初始化方法中，传入的参数：name表示姓名，count表示每人可以选的个数，lock就是尝试同步步调的锁。

2、通过重载run()方法，实现选手机的业务逻辑，通过一个延时模拟效果。

执行结果如下：

从执行结果中，我们可以看到明显的不公平出现了。实际上，如果我们不进行延时的设置，会更加不公平，可能的结果是张三调了5个之后，李四才开始选。

显然，通过锁试图实现两个线程实现交替执行的线程同步，是无法达到预期的效果的。

使用Condition真正实现需求

接下来，通过Condition来尝试实现该需求。

直接看代码以及执行效果，之后再来解释Condition的使用

from threading import Thread, Condition


class PeakXiaoMi(Thread):
    def __init__(self, name, count, condition, first=True):
        super().__init__()
        self.name = name
        self.count = count
        self.condition = condition
        self.first = first

    def run(self):
        for i in range(self.count):
            with self.condition:
                if self.first:
                    print(f'{self.name} 第{i + 1}次 选手机')
                    self.condition.notify()
                    self.condition.wait()
                else:
                    self.condition.wait()
                    print(f'{self.name} 第{i + 1}次 选手机')
                    self.condition.notify()


if __name__ == '__main__':
    cond = Condition()
    zhangsan = PeakXiaoMi('张三', 5, cond)
    lisi = PeakXiaoMi('李四', 5, cond, first=False)
    # 注意，这里后选的，涉及到wait()先调用，所以需要先启动，否则会死锁
    lisi.start()
    zhangsan.start()
    zhangsan.join()
    lisi.join()

程序的执行效果：