Python兩個線程交替列印1到100

這篇文章的主題是關於Python多線程的應用。我們將會通過實際的代碼，學習如何使用Python兩個線程交替列印1到100。

一、創建線程

在Python中，我們可以使用Thread模塊創建線程。下面是一個簡單的例子：

import threading

def print_number():
    for i in range(1, 101):
        print(i)

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

通過這段代碼，我們可以創建一個名為t的線程，將print_number函數作為線程的目標函數，並使用start()方法啟動該線程。該函數將會列印1到100的數字。

二、實現兩個線程交替列印

下面，我們需要使用兩個線程來交替列印1到100。我們可以使用Condition對象實現這個目標。

import threading

class PrintNumber:
    def __init__(self):
        self.condition = threading.Condition()
        self.turn = 1

    def print_odd(self):
        with self.condition:
            for i in range(1, 101, 2):
                while self.turn != 1:
                    self.condition.wait()
                print(i)
                self.turn = 2
                self.condition.notify_all()

    def print_even(self):
        with self.condition:
            for i in range(2, 101, 2):
                while self.turn != 2:
                    self.condition.wait()
                print(i)
                self.turn = 1
                self.condition.notify_all()

num = PrintNumber()

odd_thread = threading.Thread(target=num.print_odd)
even_thread = threading.Thread(target=num.print_even)

odd_thread.start()
even_thread.start()

在這個例子中，我們創建了一個名為PrintNumber的類，該類包含兩個方法：print_odd和print_even。這兩個方法在執行時，會分別列印奇數和偶數。Condition（條件變數）對象是用來幫助線程進行交替執行的。只有當線程的turn變數與執行條件相符時，線程才能繼續執行。這個turn變數是用來記錄應該列印哪個數。當列印奇數時，turn等於1，當列印偶數時，turn等於2。notify_all()方法負責喚醒所有正在等待的線程。

三、避免死鎖

在上面的例子中，如果我們在等待條件變數時沒有使用信號量，就可能會導致死鎖的發生。這是因為線程會一直等待條件變數被喚醒，但是它卻沒有被喚醒。為了避免死鎖，我們需要在等待條件變數時使用超時機制。

import threading
import time

class PrintNumber:
    def __init__(self):
        self.condition = threading.Condition()
        self.turn = 1

    def print_odd(self):
        with self.condition:
            for i in range(1, 101, 2):
                while self.turn != 1:
                    self.condition.wait(timeout=0.1)
                print(i)
                self.turn = 2
                self.condition.notify_all()

    def print_even(self):
        with self.condition:
            for i in range(2, 101, 2):
                while self.turn != 2:
                    self.condition.wait(timeout=0.1)
                print(i)
                self.turn = 1
                self.condition.notify_all()

num = PrintNumber()

odd_thread = threading.Thread(target=num.print_odd)
even_thread = threading.Thread(target=num.print_even)

odd_thread.start()
even_thread.start()

在上面的代碼中，我們使用wait(timeout=0.1)方法來等待條件變數，在0.1秒後如果條件仍然未滿足，就會導致超時，從而避免死鎖。

四、結語

通過這篇文章，我們了解了Python多線程的應用，學習了如何使用兩個線程交替列印1到100。我們還了解了如何使用Condition對象來幫助線程交替執行，並避免死鎖。在實際編程中，我們需要根據實際情況來決定是否需要使用多線程，以及如何避免多線程導致的問題。