Python多线程编程之import threading详解

一、线程概述

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程中的多个线程共享该进程的内存空间以及系统的其他资源。多线程在现代编程中越来越重要，因为它使得代码能够同时执行多个任务，从而提高了程序的效率。

Python的标准库中包含了threading模块，提供了线程相关的功能和类，使得我们可以方便地进行多线程编程。

二、import threading模块

Python的标准库中包含了thread和threading两个线程模块，其中，thread模块已经过时，因此我们应该使用threading模块来编写多线程程序。

要使用threading模块，需要使用import语句导入该模块，具体示例如下：

import threading

三、创建线程

在使用threading模块进行多线程编程时，我们需要先创建Thread对象，并且将要执行的函数作为参数传入到该对象中。

Thread对象的具体实现方式有两种：

第一种是继承Thread类，具体代码如下所示：

import threading

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        # 线程需要执行的代码
        pass

t = MyThread()
t.start()

第二种方式是直接创建Thread对象，并将要执行的函数作为参数传入，具体代码如下所示：

import threading

def run():
    # 线程需要执行的代码
    pass

t = threading.Thread(target=run)
t.start()

四、线程的相关方法

Thread对象包含了很多有用的方法，下面列出部分常用的方法：

1、start()方法：启动一个线程，使其开始执行run()方法中的代码。

2、run()方法：线程被执行时调用的方法。

3、join([timeout])方法：主线程等待子线程完成。

4、isAlive()方法：判断线程是否正在运行。

5、getName()方法：返回线程的名称。

6、setName(name)方法：设置线程的名称。

五、线程同步

在多线程编程中，有时需保证多个线程之间的同步，以使得它们能够以正确的顺序执行。

为解决这个问题，Python提供了一些同步工具，如锁、条件变量、信号量等，这些工具可以在多个线程之间进行同步操作，从而实现线程之间的同步。

下面示例代码演示了如何使用锁：

import threading

balance = 0
lock = threading.Lock()

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

def run_thread(n):
    for i in range(100000):
        lock.acquire()
        try:
            change(n)
        finally:
            lock.release()

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

六、线程池

线程池在多线程编程中非常有用，它可以避免线程的频繁创建和销毁所带来的开销，提高程序的运行效率。

Python的标准库中也提供了线程池的模块–ThreadPoolExecutor。下面是一个使用ThreadPoolExecutor创建线程池的示例：

import concurrent.futures

def func():
    pass

# 创建一个最大线程数为4的线程池
with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=4) as executor:
    # 提交10个任务给线程池
    for i in range(10):
        executor.submit(func)

七、总结

在Python中，使用threading模块可以轻松实现多线程编程，通过调用Thread对象的start()方法可以启动一个线程并执行需要的函数。在线程之间需要同步时，可以使用锁、条件变量、信号量等同步工具。线程池的使用可以避免线程频繁创建和销毁所带来的开销，提高程序的运行效率。