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python线程中的同步问题及解决方法

python 搞代码 4年前 (2022-01-09) 24次浏览 已收录 0个评论

多线程开发可能遇到的问题

假设两个线程t1和t2都要对num=0进行增1运算,t1和t2都各对num修改1000000次,num的最终的结果应该为2000000。但是由于是多线程访问,有可能出现下面情况:

from threading import Thread
import time
num = 0
def test1():
  global num
  for i in range(1000000):
    num += 1
  print("--test1--num=%d" % num)
def test2():
  global num
  for i in range(1000000):
    num += 1
  print("--test2--num=%d" % num)
if __name__ == '__main__':
  Thread(target=test1).start()
  Thread(target=test2).start()
  print("num = %d" % num)
"""
num = 134116
--test1--num=1032814
--test2--num=1166243
"""

运行结果可能不一样,但是结果往往不是2000000。问题产生的原因就是没有控制多个线程对同一资源的访问,对数据造成破坏,使得线程运行的结果不可预期。这种现象称为“线程不安全”。

线程同步——使用互斥锁

如果多个线程共同对某个数据修改,则可能出现不可预料的结果,为了保证数据的正确性,需要对多个线程进行同步。
使用 Thread 对象的 Lock 和 Rlock 可以实现简单的线程同步,这两个对象都有 acquire 方法和 release 方法,对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据,可以将其操作放到 acquire 和 release 方法之间。

使用互斥锁实现上面的例子:

from threading import Thread, Lock
import time
num = 0
def test1():
  global num
  # 上锁
  mutex.acquire()
  for i in range(1000000):
    num += 1
  # 解锁
  mutex.release()
  print("--test1--num=%d" % num)
def test2():
  global num
  mutex.acquire()
  for i in range(1000000):
    num += 1
  mutex.release()
  print("--test2--num=%d" % num)
start_time = time.time() # 开始时间
# 创建一把互斥锁,默认没有上锁
mutex = Lock()
p1 = Thread(target=test1)
p1.start()
# time.sleep(3)  # 取消屏蔽之后 再次运行程序,结果会不一样,,,为啥呢?
p2 = Thread(target=test2)
p2.start()
p1.join()
p2.join()
end_time = time.time() # 结束时间
print("num = %d" % num)
print("运行时间:%fs" % (end_time - start_time)) # 结束时间-开始时间
"""
输出结果:
--test1--num=1000000
--test2--num=2000000
num = 2000000
运行时间:0.287206s
"""

同步的应用——多个线程有序执行

from threading import Lock, Thread
from time import sleep
class Tas<span>本文来源gaodai#ma#com搞*!代#%^码$网*</span>k1(Thread):
  def run(self):
    while True:
      # 判断是否上锁成功,返回值为bool类型
      if lock1.acquire():
        print("--task1--")
        sleep(0.5)
        lock2.release()
class Task2(Thread):
  def run(self):
    while True:
      if lock2.acquire():
        print("--task2--")
        sleep(0.5)
        lock3.release()
class Task3(Thread):
  def run(self):
    while True:
      if lock3.acquire():
        print("--task3--")
        sleep(0.5)
        lock1.release()

if __name__ == '__main__':  
  # 创建一把锁
  lock1 = Lock()  
  # 创建一把锁,并且锁上
  lock2 = Lock()
  lock2.acquire()  
  # 创建一把锁,并且锁上
  lock3 = Lock()
  lock3.acquire()  
  t1 = Task1()
  t2 = Task2()
  t3 = Task3()  
  t1.start()
  t2.start()
  t3.start()
"""
--task1--
--task2--
--task3--
--task1--
--task2--
--task3--
--task1--
--task2--
...
"""

生产者与消费者模式

为什么要使用生产者和消费者模式


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