WaitingOnCondition詳解

一、什麼是WaitingOnCondition

WaitingOnCondition是Python Thread模塊中的一個機制，它提供了一種讓線程暫停和恢復執行的方法。它的基本原理是：線程在執行的時候，判斷某個條件是否滿足，如果條件不滿足，就停止執行，等待某個事件的發生，直到事件發生之後，線程才會繼續執行下去。

我們通常使用多線程的目的是為了提高程序的執行效率和吞吐量，但有時候我們需要控制線程的執行順序和執行依賴關係，必須要等待某個條件滿足之後才能繼續執行，這時我們就需要用到WaitingOnCondition。

二、WaitingOnCondition的核心方法

WaitingOnCondition有兩個核心方法：wait()和notify()。

1. wait()

wait()用來讓線程在等待某個條件滿足的時候暫停執行，並且釋放持有的鎖，讓其他線程有機會獲得鎖並修改線程等待的條件。如果等待的條件不滿足，線程會進入等待狀態，並一直等待到其它線程調用notify()方法來通知它條件已經發生了變化，或者設置timeout參數，如果超過指定的時間還沒有被喚醒，就會自動喚醒。

2. notify()

notify()用來喚醒等待在某個條件上的線程，通知它條件已經發生了變化。如果有多個線程在同一個條件上等待，notify()只能喚醒其中一個線程（不保證喚醒哪個），而notifyAll()方法則會喚醒所有等待在該條件上的線程。

三、WaitingOnCondition的使用示例

下面是一個非常簡單的使用WaitingOnCondition機制的例子。

# 導入線程模塊
import threading

# 創建鎖
lock = threading.Lock()

# 創建條件
condition = threading.Condition(lock)

def func_1():
    with lock:
        print("func_1獲得了鎖")
        condition.wait()
        print("func_1被喚醒了")

def func_2():
    with lock:
        print("func_2獲得了鎖")
        condition.notify()
        print("func_2發送了通知")

# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=func_1)
t2 = threading.Thread(target=func_2)

# 啟動線程
t1.start()
t2.start()

# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()

在這個例子中，我們創建了一個鎖和一個條件，然後創建了兩個線程，分別是func_1和func_2，線程func_1在執行過程中調用了condition.wait()方法，進入了等待狀態，並釋放了持有的鎖。線程func_2在執行過程中調用了condition.notify()方法，通知func_1線程等待的條件已經發生了變化。

這個例子非常簡單，只是說明了使用WaitingOnCondition機制的基本方法。實際上，在實際應用中，WaitingOnCondition機制還可以結合多線程的等待隊列、超時等待等功能來使用，從而實現更加複雜的線程交互和協同的邏輯。完整代碼可以參考以下示例：

# 導入線程模塊
import threading
import time

# 創建鎖
lock = threading.Lock()

# 創建條件
condition = threading.Condition(lock)

# 等待隊列
wait_queue = []

def producer():
    i = 0
    while i < 5:
        with lock:
            print("producer獲得了鎖")
            wait_queue.append(i)
            condition.notify()
            print("producer發送了通知")
            i += 1
            time.sleep(1)

def consumer():
    while True:
        with lock:
            print("consumer獲得了鎖")
            while len(wait_queue) == 0:
                print("consumer沒有等待隊列")
                condition.wait(timeout=5)
                print("consumer等待結束")
            item = wait_queue.pop(0)
            print("consumer獲取了%d" % item)

# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=producer)
t2 = threading.Thread(target=consumer)

# 啟動線程
t1.start()
t2.start()

# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()

在這個例子中，我們創建了一個生產者線程和一個消費者線程。生產者線程會把數字0~4依次加入到等待隊列中，並且每次加入一個數字後，都會調用condition.notify()方法通知消費者線程等待隊列已經增加了一個元素。消費者線程會不斷的從等待隊列中獲取元素，並處理。

在消費者線程的執行過程中，如果等待隊列為空，它會調用condition.wait(timeout=5)方法，等待5秒，如果還沒有其它線程調用了notify()方法通知它，它就會自動被喚醒，並且繼續等待。這種機制在實際應用中非常常見，可以實現複雜的線程交互和協同的邏輯。