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Python多線程總結

在實際處理數據時,因系統內存有限,我們不可能一次把所有數據都導出進行操作,所以需要批量導出依次操作。為了加快運行,我們會採用多線程的方法進行數據處理, 以下為我總結的多線程批量處理數據的模板:

主要分為三大部分:

共分4部分對多線程的內容進行總結。

先為大家介紹線程的相關概念:

在飛車程序中,如果沒有多線程,我們就不能一邊聽歌一邊玩飛車,聽歌與玩 遊戲 不能並行;在使用多線程後,我們就可以在玩 遊戲 的同時聽背景音樂。在這個例子中啟動飛車程序就是一個進程,玩 遊戲 和聽音樂是兩個線程。

Python 提供了 threading 模塊來實現多線程:

因為新建線程系統需要分配資源、終止線程系統需要回收資源,所以如果可以重用線程,則可以減去新建/終止的開銷以提升性能。同時,使用線程池的語法比自己新建線程執行線程更加簡潔。

Python 為我們提供了 ThreadPoolExecutor 來實現線程池,此線程池默認子線程守護。它的適應場景為突發性大量請求或需要大量線程完成任務,但實際任務處理時間較短。

其中 max_workers 為線程池中的線程個數,常用的遍歷方法有 map 和 submit+as_completed 。根據業務場景的不同,若我們需要輸出結果按遍歷順序返回,我們就用 map 方法,若想誰先完成就返回誰,我們就用 submit+as_complete 方法。

我們把一個時間段內只允許一個線程使用的資源稱為臨界資源,對臨界資源的訪問,必須互斥的進行。互斥,也稱間接制約關係。線程互斥指當一個線程訪問某臨界資源時,另一個想要訪問該臨界資源的線程必須等待。當前訪問臨界資源的線程訪問結束,釋放該資源之後,另一個線程才能去訪問臨界資源。鎖的功能就是實現線程互斥。

我把線程互斥比作廁所包間上大號的過程,因為包間里只有一個坑,所以只允許一個人進行大號。當第一個人要上廁所時,會將門上上鎖,這時如果第二個人也想大號,那就必須等第一個人上完,將鎖解開後才能進行,在這期間第二個人就只能在門外等著。這個過程與代碼中使用鎖的原理如出一轍,這裡的坑就是臨界資源。 Python 的 threading 模塊引入了鎖。 threading 模塊提供了 Lock 類,它有如下方法加鎖和釋放鎖:

我們會發現這個程序只會列印「第一道鎖」,而且程序既沒有終止,也沒有繼續運行。這是因為 Lock 鎖在同一線程內第一次加鎖之後還沒有釋放時,就進行了第二次 acquire 請求,導致無法執行 release ,所以鎖永遠無法釋放,這就是死鎖。如果我們使用 RLock 就能正常運行,不會發生死鎖的狀態。

在主線程中定義 Lock 鎖,然後上鎖,再創建一個子 線程t 運行 main 函數釋放鎖,結果正常輸出,說明主線程上的鎖,可由子線程解鎖。

如果把上面的鎖改為 RLock 則報錯。在實際中設計程序時,我們會將每個功能分別封裝成一個函數,每個函數中都可能會有臨界區域,所以就需要用到 RLock 。

一句話總結就是 Lock 不能套娃, RLock 可以套娃; Lock 可以由其他線程中的鎖進行操作, RLock 只能由本線程進行操作。

小白都看懂了,Python 中的線程和進程精講,建議收藏

目錄

眾所周知,CPU是計算機的核心,它承擔了所有的計算任務。而操作系統是計算機的管理者,是一個大管家,它負責任務的調度,資源的分配和管理,統領整個計算機硬體。應用程序是具有某種功能的程序,程序運行與操作系統之上

在很早的時候計算機並沒有線程這個概念,但是隨著時代的發展,只用進程來處理程序出現很多的不足。如當一個進程堵塞時,整個程序會停止在堵塞處,並且如果頻繁的切換進程,會浪費系統資源。所以線程出現了

線程是能擁有資源和獨立運行的最小單位,也是程序執行的最小單位。一個進程可以擁有多個線程,而且屬於同一個進程的多個線程間會共享該進行的資源

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進程時一個具有一定功能的程序在一個數據集上的一次動態執行過程。進程由程序,數據集合和進程式控制制塊三部分組成。程序用於描述進程要完成的功能,是控制進程執行的指令集;數據集合是程序在執行時需要的數據和工作區;程序控制塊(PCB)包含程序的描述信息和控制信息,是進程存在的唯一標誌

在Python中,通過兩個標準庫 thread 和 Threading 提供對線程的支持, threading 對 thread 進行了封裝。 threading 模塊中提供了 Thread , Lock , RLOCK , Condition 等組件

在Python中線程和進程的使用就是通過 Thread 這個類。這個類在我們的 thread 和 threading 模塊中。我們一般通過 threading 導入

默認情況下,只要在解釋器中,如果沒有報錯,則說明線程可用

守護模式:

現在我們程序代碼中,有多個線程, 並且在這個幾個線程中都會去 操作同一部分內容,那麼如何實現這些數據的共享呢?

這時,可以使用 threading庫裡面的鎖對象 Lock 去保護

Lock 對象的acquire方法 是申請鎖

每個線程在操作共享數據對象之前,都應該申請獲取操作權,也就是調用該共享數據對象對應的鎖對象的acquire方法,如果線程A 執行了 acquire() 方法,別的線程B 已經申請到了這個鎖, 並且還沒有釋放,那麼 線程A的代碼就在此處 等待 線程B 釋放鎖,不去執行後面的代碼。

直到線程B 執行了鎖的 release 方法釋放了這個鎖, 線程A 才可以獲取這個鎖,就可以執行下面的代碼了

如:

到在使用多線程時,如果數據出現和自己預期不符的問題,就可以考慮是否是共享的數據被調用覆蓋的問題

使用 threading 庫裡面的鎖對象 Lock 去保護

Python中的多進程是通過multiprocessing包來實現的,和多線程的threading.Thread差不多,它可以利用multiprocessing.Process對象來創建一個進程對象。這個進程對象的方法和線程對象的方法差不多也有start(), run(), join()等方法,其中有一個方法不同Thread線程對象中的守護線程方法是setDeamon,而Process進程對象的守護進程是通過設置daemon屬性來完成的

守護模式:

其使用方法和線程的那個 Lock 使用方法類似

Manager的作用是提供多進程共享的全局變數,Manager()方法會返回一個對象,該對象控制著一個服務進程,該進程中保存的對象運行其他進程使用代理進行操作

語法:

線程池的基類是 concurrent.futures 模塊中的 Executor , Executor 提供了兩個子類,即 ThreadPoolExecutor 和 ProcessPoolExecutor ,其中 ThreadPoolExecutor 用於創建線程池,而 ProcessPoolExecutor 用於創建進程池

如果使用線程池/進程池來管理並發編程,那麼只要將相應的 task 函數提交給線程池/進程池,剩下的事情就由線程池/進程池來搞定

Exectuor 提供了如下常用方法:

程序將 task 函數提交(submit)給線程池後,submit 方法會返回一個 Future 對象,Future 類主要用於獲取線程任務函數的返回值。由於線程任務會在新線程中以非同步方式執行,因此,線程執行的函數相當於一個「將來完成」的任務,所以 Python 使用 Future 來代表

Future 提供了如下方法:

使用線程池來執行線程任務的步驟如下:

最佳線程數目 = ((線程等待時間+線程CPU時間)/線程CPU時間 )* CPU數目

也可以低於 CPU 核心數

使用線程池來執行線程任務的步驟如下:

關於進程的開啟代碼一定要放在 if __name__ == ‘__main__’: 代碼之下,不能放到函數中或其他地方

開啟進程的技巧

開啟進程的數量最好低於最大 CPU 核心數

python多線程全局變數和鎖

1.python中數據類型,int,float,複數,字元,元組,做全局變數時需要在函數裡面用global申明變數,才能對變數進行操作。

而,對象,列表,詞典,不需要聲明,直接就是全局的。

2.線程鎖mutex=threading.Lock()

創建後就是全局的。線程調用函數可以直接在函數中使用。

mutex.acquire()開啟鎖

mutex=release()關閉鎖

要注意,死鎖的情況發生。

注意運行效率的變化:

正常1秒,完成56997921

加鎖之後,1秒只運行了531187,相差10倍多。

3.繼承.threading.Thread的類,無法調用__init__函數,無法在創建對象時初始化新建的屬性。

4.線程在cpu的執行,有隨機性

5. 新建線程時,需要傳參數時,args是一個元組,如果只有一個參數,一定後面要加一個,符號。不能只有一個參數否則線程會報創建參數錯誤。threading.Thread(target=fuc,args=(arg,))

python之多線程原理

並發:邏輯上具備同時處理多個任務的能力。

並行:物理上在同一時刻執行多個並發任務。

舉例:開個QQ,開了一個進程,開了微信,開了一個進程。在QQ這個進程裡面,傳輸文字開一個線程、傳輸語音開了一個線程、彈出對話框又開了一個線程。

總結:開一個軟體,相當於開了一個進程。在這個軟體運行的過程里,多個工作同時運轉,完成了QQ的運行,那麼這個多個工作分別有多個線程。

線程和進程之間的區別:

進程在python中的使用,對模塊threading進行操作,調用的這個三方庫。可以通過 help(threading) 了解其中的方法、變數使用情況。也可以使用 dir(threading) 查看目錄結構。

current_thread_num = threading.active_count() # 返回正在運行的線程數量

run_thread_len = len(threading.enumerate()) # 返回正在運行的線程數量

run_thread_list = threading.enumerate() # 返回當前運行線程的列表

t1=threading.Thread(target=dance) #創建兩個子線程,參數傳遞為函數名

t1.setDaemon(True) # 設置守護進程,守護進程:主線程結束時自動退出子線程。

t1.start() # 啟動子線程

t1.join() # 等待進程結束 exit()`# 主線程退出,t1子線程設置了守護進程,會自動退出。其他子線程會繼續執行。

原創文章,作者:小藍,如若轉載,請註明出處:https://www.506064.com/zh-tw/n/244985.html

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