Python多線程編程之import threading詳解

一、線程概述

線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位，它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一個進程中的多個線程共享該進程的內存空間以及系統的其他資源。多線程在現代編程中越來越重要，因為它使得代碼能夠同時執行多個任務，從而提高了程序的效率。

Python的標準庫中包含了threading模塊，提供了線程相關的功能和類，使得我們可以方便地進行多線程編程。

二、import threading模塊

Python的標準庫中包含了thread和threading兩個線程模塊，其中，thread模塊已經過時，因此我們應該使用threading模塊來編寫多線程程序。

要使用threading模塊，需要使用import語句導入該模塊，具體示例如下：

import threading

三、創建線程

在使用threading模塊進行多線程編程時，我們需要先創建Thread對象，並且將要執行的函數作為參數傳入到該對象中。

Thread對象的具體實現方式有兩種：

第一種是繼承Thread類，具體代碼如下所示：

import threading

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        # 線程需要執行的代碼
        pass

t = MyThread()
t.start()

第二種方式是直接創建Thread對象，並將要執行的函數作為參數傳入，具體代碼如下所示：

import threading

def run():
    # 線程需要執行的代碼
    pass

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

四、線程的相關方法

Thread對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：啟動一個線程，使其開始執行run()方法中的代碼。

2、run()方法：線程被執行時調用的方法。

3、join([timeout])方法：主線程等待子線程完成。

4、isAlive()方法：判斷線程是否正在運行。

5、getName()方法：返回線程的名稱。

6、setName(name)方法：設置線程的名稱。

五、線程同步

在多線程編程中，有時需保證多個線程之間的同步，以使得它們能夠以正確的順序執行。

為解決這個問題，Python提供了一些同步工具，如鎖、條件變量、信號量等，這些工具可以在多個線程之間進行同步操作，從而實現線程之間的同步。

下面示例代碼演示了如何使用鎖：

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、線程池

線程池在多線程編程中非常有用，它可以避免線程的頻繁創建和銷毀所帶來的開銷，提高程序的運行效率。

Python的標準庫中也提供了線程池的模塊–ThreadPoolExecutor。下面是一個使用ThreadPoolExecutor創建線程池的示例：

import concurrent.futures

def func():
    pass

# 創建一個最大線程數為4的線程池
with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=4) as executor:
    # 提交10個任務給線程池
    for i in range(10):
        executor.submit(func)

七、總結

在Python中，使用threading模塊可以輕鬆實現多線程編程，通過調用Thread對象的start()方法可以啟動一個線程並執行需要的函數。在線程之間需要同步時，可以使用鎖、條件變量、信號量等同步工具。線程池的使用可以避免線程頻繁創建和銷毀所帶來的開銷，提高程序的運行效率。