Python 信號量

在下面的教程中，我們將藉助 Python 中的 Semaphore 了解多線程同步。

讓我們從理解 Python 信號量開始。

理解信號量

1. 信號量是一種同步結構。
2. 信號量為線程提供了對有限資源的同步訪問。
3. 信號量可以被視為反映當前現有資源數量的變數。例如，在一個購物中心的停車場中，有幾個特定級別的空位可以用作信號量。
4. 信號量值不能小於零，也不能大於現有資源的總數。
5. 信號量與兩個操作相關聯- 獲取和釋放。
6. 當其中一個資源使用信號量進行同步時，該信號量的值會遞減。
7. 當其中一個資源使用信號量進行同步時，線程釋放信號量，信號量的值遞增。
8. 信號量的概念是由荷蘭計算機科學家埃德格·迪克斯特拉創造的。
9. 信號量的兩個操作，即獲取和釋放，分別由 Dijkstra 表示為 p 和 v ，其中 p 和 v 是荷蘭語單詞 proberen 和vehiogen的首字母。
10. 單詞 proberen 代表測試，而vehiogen代表荷蘭語中的增量。

現在讓我們理解 Python 編程語言中的信號量。

理解 Python 信號量

1. 一類線程模塊用於實現 Python 中信號量的概念。這個類被稱為信號量
2. Semaphore 類由一個構造器和兩個函數組成，分別是 acquire() 和 release() 。
3. acquire() 功能用於在計數大於零時減少信號量的計數。否則它會阻塞，直到計數大於零。
4. release() 函數用於增加信號量的計數和喚醒等待信號量的一個線程。

讓我們考慮下面的語法來創建一個信號量對象。

語法:

object_name = Semaphore(count)

說明:

在上面的語法中，對象名是信號量類的對象。信號量類的「計數」參數是允許同時訪問的線程數。此參數的默認值為 1。

每當線程執行 acquire() 功能時，「計數參數的值將遞減 1。每當線程執行釋放()功能時，計數參數的值將增加 1。這種說法意味著，每當我們調用 acquire() 方法時， count 參數值會遞減，而調用 release() 方法時， count 參數值會遞增。

創建信號量對象的方法

情況 1: 在下面的情況中，我們在創建對象時沒有在 Semaphore 類中指定參數。因此，計數變數的值為 1，因此只允許線程訪問。本案正是鎖定概念的翻版。

其語法如下所示:

語法:

object_name.Semaphore()

情況 2: 在下面的情況中，信號量類的一個對象可以由「 n 線程一次訪問。剩餘的線程必須等到釋放信號量。

其語法如下所示:

語法:

object_name.Semaphore(n)

讓我們考慮下面的例子來正確理解完整的概念。

示例:

# importing the modules
from threading import *         
import time        

# creating thread instance where count = 3
my_obj = Semaphore(4)        

# creating instance
def show(the_name):

    # calling acquire method
    my_obj.acquire()                
    for n in range(6):
        print('Javatpoint, ', end = '')
        time.sleep(1)
        print(the_name)

        # calling release method
        my_obj.release()    

# creating multiple thread 
thread_1 = Thread(target = show , args = ('Thread 1',))
thread_2 = Thread(target = show , args = ('Thread 2',))
thread_3 = Thread(target = show , args = ('Thread 3',))
thread_4 = Thread(target = show , args = ('Thread 4',))
thread_5 = Thread(target = show , args = ('Thread 5',))
thread_6 = Thread(target = show , args = ('Thread 6',))

# calling the threads 
thread_1.start()
thread_2.start()
thread_3.start()
thread_4.start()
thread_5.start()
thread_6.start()

輸出

Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Thread 1
Thread 3
Thread 4
Thread 2
Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Thread 1
Thread 5
Javatpoint, Javatpoint, Thread 6
Thread 3
Thread 4
Javatpoint, Javatpoint, Thread 2
Javatpoint, Javatpoint, Thread 5
Javatpoint, Thread 1
Javatpoint, Thread 3
Javatpoint, Thread 6
Thread 2
Thread 4
Javatpoint, Javatpoint, Javatpoint, Thread 5
Javatpoint, Thread 1
Javatpoint, Thread 3
Javatpoint, Thread 6
Thread 2
Javatpoint, Javatpoint, Thread 4
Javatpoint, Thread 5
Javatpoint, Thread 1
Thread 3
Javatpoint, Javatpoint, Thread 2
Thread 6
Javatpoint, Javatpoint, Thread 4
Javatpoint, Thread 5
Javatpoint, Thread 1
Thread 3
Thread 2
Thread 6
Javatpoint, Thread 4
Thread 5
Thread 6

說明:

在上面的代碼片段中，我們已經導入了所需的模塊，並為計數值為 4 的 Semaphore 類創建了一個對象。然後，我們在對象上使用 acquire() 函數定義了一個函數。然後，我們使用 for-loop 將該值迭代到 6。然後我們調用了 release() 函數並創建了多個線程。最後，我們已經使用 start() 函數調用了線程。