Python入门笔记（十二）—— 多线程（中）

最近要开启日更模式了😑

今天还是继续讲多线程。昨天说到多线程会有可能出现数据不安全的问题，也大致说了第一种方法同步异步，今天来说第二种方法“锁”

当多个线程几乎同时修改一个共享数据的时候，需要进行同步控制，线程同步能够保证多个线程安全的访问竞争资源(全局内容)，简单的同步机制就是使用互斥锁。
某个线程要更改共享数据时，先将其锁定，此时资源的状态为锁定状态，其他线程就能更改，直到该线程将资源状态改为非锁定状态，也就是释放资源，其他的线程才能再次锁定资源。互斥锁保证了每一次只有一个线程进入写入操作。从而保证了多线程下数据的安全性。

通过threading.Lock()获取Lock的对象。使用.acquire()方法加锁和.release()方法解锁。

在多个线程共享资源的时候，如果两个线程分别占有一部分资源，并且同时等待对方的资源，就会造成死锁现象。
如果锁之间相互嵌套，就有可能出现死锁。

解决思索的基本方法

所有线程以确定的顺序获得锁

以下情况就会发生死锁

import threading

lock1 = threading.Lock()
lock2 = threading.Lock()

def A():
    lock1.acquire()   # 尝试锁住1
    time.sleep(1)
    lock2.acquire()   # 尝试锁住2

    lock2.release()
    lock1.release()

def B():
    lock2.acquire()   # 尝试锁住2

    lock1.acquire()   # 尝试锁住1

    lock1.release()
    lock2.release()

if __name__ == '__main__':
    t1 = threading.Thread(target=test1)
    t2 = threading.Thread(target=test2)
    t1.start()
    t2.start()

线程A加锁1 -> 线程A等待 -> 线程B加锁2 -> 线程A加锁2失败已被加锁 -> 线程B加锁1失败已被加锁 -> 形成死锁

将以上代码改成这样就永远不会发生死锁了

def A():
    lock1.acquire()   # 尝试锁住1
    time.sleep(1)
    lock2.acquire()   # 尝试锁住2

    lock2.release()
    lock1.release()

def B():
    lock1.acquire()   # 尝试锁住1

    lock2.acquire()   # 尝试锁住2

    lock2.release()
    lock1.release()

线程A加锁1 -> 线程A等待 -> 线程B加锁1发现1已被加锁 -> 线程B堵塞 -> 线程A加锁2 -> 线程A解锁2、1 -> 线程B运行

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线程队列Queue

队列是一种先进先出的存储数据结构。

• import queue 导入模块(Python3)

• queue.Queue(10) 获取对象，队列长度可为无限或者有限。通过参数来设置队列长度，默认长度无限。

• .put() 放入一个元素

• .get() 获取一个元素，如果取不到数据则一直等待

• .qsize() 返回队列大小

• .empty() 如果队列为空，返回True，反之False

• .full() 如果队列满了，返回True，反之False

• .put_nowait() 如果放不下不等待直接报错

• .get_nowait() 如果取不到不等待直接报错

• .task_done() 在完成一项工作后，想任务已经完成的队列发送一个信号

• .join() 等待队列为空，再执行别的操作。如果线程没从队列里取出一次，但没有触发task_done()，则join无法判断队列到底有没有结束，join()会一直挂起

import queue

if __name__ == '__main__':

    q = queue.Queue(3)
    q.put(1)
    q.put(2)
    q.put(3)
    q.put(4)

    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())

这个程序会一直卡住等待有空位放 4

假如我就是想放四个元素，可以在第四个位置使用put_nowait()

import queue

if __name__ == '__main__':

    q = queue.Queue(3)
    q.put(1)
    q.put(2)
    q.put(3)
    q.put_nowait(4)

    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())

结果是报错

D:\Code\Python\Test\venv\Scripts\python.exe D:/Code/Python/Test/t.py
Traceback (most recent call last):
  File "D:/Code/Python/Test/t.py", line 489, in <module>
    q.put_nowait(4)
  File "D:\Python\lib\queue.py", line 190, in put_nowait
    return self.put(item, block=False)
  File "D:\Python\lib\queue.py", line 136, in put
    raise Full
queue.Full

可以通过try except修改报错内容

import queue

if __name__ == '__main__':

    q = queue.Queue(3)
    q.put(1)
    q.put(2)
    q.put(3)
    try:
        q.put_nowait(4)
    except:
        print("溢出了")

    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())

结果为

溢出了
1
2
3

明明放了四个数据进去，只拿到了三个数据进去，所以put_nowait()方法会丢失数据

但是假如我非要取第四个数据怎么办，在接受时使用get_nowait()

import queue

if __name__ == '__main__':

    q = queue.Queue(3)
    q.put(1)
    q.put(2)
    q.put(3)
    try:
        q.put_nowait(4)
    except:
        print("溢出了")

    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get_nowait())

但是依然会报错，会告诉队列已空。可以用try except修改报错内容。

❗这两个方法使用最广的场景就是防止线程堵塞❗

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祝大家2020继续牛逼😏