Python多线程

1.同时执行多个任务

•     多进程模式
•     多线程模式
  
•     多进程+多线程
  

   注：进程是操作系统分配资源的最小单元。线程是操作系统调度的最小单元。

2.多线程编程

• 多任务可以由多进程完成，也可以由一个进程中的多线程完成(一个进程至少有一个进程)

3.Python中模块

• _thread和threading。_thread是低级模块，threading是高级模块，对_thread进行了封装。绝大多数情况下我们使用的是threading高级模块

3.启动一个线程就是把一个函数传入并创建Thread实例，然后调用start（）开始执行

import threading
import time


def loop(x):
    print("%s start" % threading.current_thread().name)
    for i in range(x):
        time.sleep(1)
        print("%s : %d" % (threading.current_thread().name, i))
        # print("%s stop" % threading.current_thread().name)
    print("%s stop" % threading.current_thread().name)


print("%s start" % threading.current_thread().name)
t1 = threading.Thread(target=loop, args=(6,))
t1.start()
print("%s stop" % threading.current_thread().name)

结果：

MainThread start

Thread-1 start
MainThread stop
Thread-1 : 0
Thread-1 : 1
Thread-1 : 2
Thread-1 : 3
Thread-1 : 4
Thread-1 : 5

Thread-1 stop

结果分析：主线程先运行完毕，再运行子线程

4.如果希望主线程等待子线程执行完毕，使用join()方法

import threading
import time


def loop(x):
    print("%s start" % threading.current_thread().name)
    for i in range(x):
        time.sleep(1)
        print("%s : %d" % (threading.current_thread().name, i))
        # print("%s stop" % threading.current_thread().name)
    print("%s stop" % threading.current_thread().name)


print("%s start" % threading.current_thread().name)
t1 = threading.Thread(target=loop, args=(6,))
t1.start()
t1.join()
print("%s stop" % threading.current_thread().name)

结果：

MainThread start
Thread-1 start
Thread-1 : 0
Thread-1 : 1
Thread-1 : 2
Thread-1 : 3
Thread-1 : 4
Thread-1 : 5
Thread-1 stop

MainThread stop

结果分析：MainThread 一直停在join位置，直到子线程运行完毕

6.主线程退出的时候，不管子线程运行到哪里，强制退出子线程，使用setDaemon(True), 这个方法在线程启动之前调用

import threading
import time


def loop(x):
    print("%s start" % threading.current_thread().name)
    for i in range(x):
        time.sleep(1)
        print("%s : %d" % (threading.current_thread().name, i))
        # print("%s stop" % threading.current_thread().name)
    print("%s stop" % threading.current_thread().name)


print("%s start" % threading.current_thread().name)
t1 = threading.Thread(target=loop, args=(6,))
t1.setDaemon(True)
t1.start()
# t1.join()
print("%s stop" % threading.current_thread().name)

结果：

MainThread start
Thread-1 start

MainThread stop

7.线程锁(lock)

多线程和多进程最大的不同在于，多进程同一变量各自有一份拷贝存在每个进程中，互不影响，而多线程所有变量由线程共享，所以任何一个变量都可以由任何一个线程修改，因此线程间共享数据最大的危险在与多个线程同时改变一个变量，把内容给改乱了。解决方法：使用threading.Lock()方法，使用线程锁锁定线程需要使用的对象，确保一次只有一个线程能够使用该对象。

实例：多线程操作同一对象出错

import threading

deposit = 0  # 存款


def change(n):
    global deposit
    deposit = deposit + n
    deposit = deposit - n


def loop(n):
    for i in range(10000000):
        change(n)


t1 = threading.Thread(target=loop, args=(5,))
t2 = threading.Thread(target=loop, args=(8,))
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print(deposit)

结果：

45

结果分析：t1,t2交替运行，当两个线程同时访问一个对象时候，容易出错

使用线程锁结果该问题：

import threading

deposit = 0  # 存款


def change(n):
    global deposit
    deposit = deposit + n
    deposit = deposit - n


def loop(n):
    for i in range(10000000):
        lock.acquire()  # 取得一个锁
        try:
            change(n)
        finally:
            lock.release()  # 释放一个锁


lock = threading.Lock()  # 创建一个锁对象
t1 = threading.Thread(target=loop, args=(5,))
t2 = threading.Thread(target=loop, args=(8,))
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print(deposit)

结果：

0

8.线程锁讨论

线程锁确保某段关键代码只能由一个线程从头到尾完整执行，但是线程锁阻止了多线程并发执行，包含锁的某段代码实际上只能以单线程模式执行，效率大大降低。其次由于可以存在多个锁，不同线程支持不同的锁，试图获得对方的锁时，可能会造成死锁。

9.全局解释器锁(GIL)

任何python线程执行前都必须获得GIL锁，执行代码直到线程睡眠或者python将它挂起，线程释放GIL。一个处理核心只能在同一时间运行一个线程。Python中可以使用多线程，但不能有效的利用多个处理核心。可以使用多进程来利用多核。

cpu密集型(各种循环，计数等)：遇到io操作或者ticks超过100(每执行100条字节码)，释放GIL。触发GIL竞争，线程间的来回切换需要消耗资源，故而多线程对CPU密集型代码并不友好。

io密集型(文件处理/网络爬虫)：动线程能提升效率(单线程io会进行io等待，造成不必要的时间浪费，开启多线程可以让进程A等待时自动切换到线程B，可以不浪费cpu资源，提升效率)

10.为什么多进程不会有上述情况。

每一个进程都有各自独立的GIL，互不影响。