1、同步和异步
通常来说，程序都是顺序执行，同一时刻只会发生一件事。如果一个函数方法依赖于另一个函数方法的结果，它只能等待那个函数方法结束才能继续执行，从用户的角度来说，整个程序才算运行完毕。同步是指完成事务的逻辑，先执行第一个事务，如果阻塞了，会一直等待，直到这个事务完成，再执行第二个事务，顺序执行异步是和同步相对的，异步是指在处理调用这个事务的之后，不会等待这个事务的处理结果，直接处理第二个事务去了，通过状态、通知、回调来通知调用者处理结果。多线程和多进程都是通过异步的方式处理事物。
2、Python 多线程
线程也叫轻量级进程，是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包涵在进程之中，是进程中的实际运作单位。线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。
Python有GIL全局解释器锁，同一时间只能有一个线程执行。则不能利用多核优势。如多线程进程是CPU密集型的，则多线程并不能带来效率上的提升，相反还可能会因线程的频繁切换，导致效率下降；如IO密集型，多线程进程可以利用IO阻塞等待时的空闲时间执行其他线程，则可以提升效率。
3、Python 多线程的使用
Python中使用多线程需要import threading，具体使用如下，
import threading
import time
def listen_work(name):
i=5
while i>0:
time.sleep(1)
print(name,"正在处理文件")
i-=1
def download_work(name):
i=3
while i>0:
time.sleep(2)
print(name,"正在下载文件")
i-=1
if __name__ == '__main__':
p1 = threading.Thread(target=listen_work,args=("多线程应用",))
p2 = threading.Thread(target=download_work,args=("多线程应用",))
p1.start()
p2.start()4、Python 多线程中的锁
多线程中锁的作用是为了保证数据的 一致性 ，对锁内的资源（变量）进行锁定，避免在读取时同时其它线程进行修改 。以达到我们的预期效果。
1）条件变量同步
Python提供了threading.Condition 对象用于条件变量线程的支持，除了提供RLock()或Lock()的方法外，还提供了 wait()、notify()、notifyAll()方法。
方法 | 描述 |
wait() | 条件不满足时调用，线程会释放锁并进入等待阻塞； |
notify() | 条件创造后调用，通知等待池激活一个线程； |
notifyAll() | 条件创造后调用，通知等待池激活所有线程。 |
代码如下，
import threading, time
from random import randint
class Producer(threading.Thread):
def run(self):
global StoreList
while True:
val = randint(0, 100)
print('生产者', self.name, ':Append'+str(val),StoreList)
if lock_con.acquire():
StoreList.append(val)
lock_con.notify()
lock_con.release()
time.sleep(3)
class Consumer(threading.Thread):
def run(self):
global StoreList
while True:
lock_con.acquire()
if len(StoreList) == 0:
lock_con.wait()
print('消费者', self.name, ":Delete" + str(StoreList[0]), StoreList)
del StoreList[0]
lock_con.release()
time.sleep(0.25)
if __name__ == "__main__":
StoreList = []
lock_con = threading.Condition()
threads = []
for i in range(5):
threads.append(Producer())
threads.append(Consumer())
for t in threads:
t.start()
for t in threads:
t.join()
print('---- end ----')2）条件同步
条件同步用于不同时访问共享资源的条件环境。
方法 | 描述 |
event.isSet() | 返回event的状态值； |
event.wait() | 如果 event.isSet()==False将阻塞线程； |
event.set() | 设置event的状态值为True， 所有阻塞池的线程激活进入就绪状态， 等待操作系统调度； |
event.clear() | 恢复event的状态值为False。 |
代码如下，
import threading, time
class Master(threading.Thread):
def run(self):
print("Master: 开始执行")
event.isSet() or event.set()
time.sleep(5)
print("Master: 执行完成")
event.isSet() or event.set()
class Worker(threading.Thread):
def run(self):
event.wait()
print("Worker: 正在执行")
time.sleep(0.25)
event.clear()
event.wait()
print("Worker: 任务完成!")
if __name__ == "__main__":
event = threading.Event()
threads = []
for i in range(5):
threads.append(Worker())
threads.append(Master())
for t in threads:
t.start()
for t in threads:
t.join()
3）同步队列
Python中的Queue对象也提供了对线程同步的支持。使用Queue对象可以实现多个生产者和多个消费者形成的FIFO的队列。Queue.Queue类即是一个队列的同步实现。队列长度可为无限或者有限。
put()方法在队尾插入一个项目。put()有两个参数，第一个item为必需的，为插入项目的值；第二个block为可选参数，默认为1。如果队列当前为空且block为1，put()方法就使调用线程暂停,直到空出一个数据单元。如果block为0，put()方法将引发Full异常。
q.get([block[, timeout]])方法从队头删除并返回一个项目。可选参数为block，默认为True。如果队列为空且block为True，get()就使调用线程暂停，直至有项目可用。如果队列为空且block为False，队列将引发Empty异常，timeout等待时间。
方法 | 描述 |
qsize() | 返回队列的大小 |
empty() | 如果队列为空，返回True,反之False |
full() | 如果队列满了，返回True,反之False。与 maxsize 大小对应 |
get_nowait() | 相当q.get(False) |
put_nowait(item) | 相当q.put(item, False) |
task_done() | 在完成一项工作之后， q.task_done() 函数向任务已经完成的队列发送一个信号 |
join() | 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作 |
import threading, queue
from time import sleep
from random import randint
class Production(threading.Thread):
def run(self):
i=5
while i>0:
r = randint(0, 100)
q.put(r)
print("生产者生产： %s" %r)
sleep(1)
i-=1
class Proces(threading.Thread):
def run(self):
while not q.empty():
re = q.get()
print('消费者消费： %s' %re)
sleep(0.5)
if __name__ == '__main__':
q = queue.Queue(10)
threads = [Production(),Production(),Proces()]
for t in threads:
t.start()注意：多线程使用锁时，要防止死锁的产生，死锁的原因有多种，但是本质就是对资源不合理的竞争锁导致的。两个线程就陷入了相互等待的局面就是死锁。