线程的实现 - 芒果文档

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📜 线程的实现

📅 最后修改于: 2020-11-08 08:43:33 🧑 作者: Mango

在本章中，我们将学习如何在Python实现线程。

线程实现的Python模块

Python线程有时称为轻量级进程，因为线程占用的内存比进程少得多。线程允许一次执行多个任务。在Python，我们有以下两个模块在程序中实现线程-

<_thread>模块
模块

这两个模块之间的主要区别在于<_thread>模块将线程视为函数，而模块将每个线程视为对象并以面向对象的方式实现。此外， <_thread>模块在低级线程中有效，并且功能少于模块。

<_thread>模块

在早期版本的Python，我们拥有模块，但是很长一段时间以来，它都被认为是“不推荐使用”的模块。鼓励用户改用模块。因此，在Python 3中，模块“线程”不再可用。由于Python3中的向后不兼容，它已重命名为“ <_thread> ”。

要在<_thread>模块的帮助下生成新线程，我们需要调用它的start_new_thread方法。可以通过以下语法来理解此方法的工作方式-

_thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

这里-

args是参数的元组
kwargs是关键字参数的可选字典

如果我们想在不传递参数的情况下调用函数，则需要在args中使用一个空的参数元组。

此方法调用立即返回，子线程启动，并使用传递的args列表(如果有)调用函数。该线程在函数返回时终止。

例

以下是使用<_thread>模块生成新线程的示例。我们在这里使用start_new_thread()方法。

import _thread
import time

def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print ("%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) ))

try:
   _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
   _thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
   print ("Error: unable to start thread")
while 1:
   pass

输出

以下输出将借助于<_thread>模块帮助我们了解新线程的生成。

Thread-1: Mon Apr 23 10:03:33 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:03:35 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:03:35 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:03:37 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:03:39 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:03:39 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:03:41 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:03:43 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:03:47 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:03:51 2018

模块

模块以面向对象的方式实现，并将每个线程都视为一个对象。因此，与<_thread>模块相比，它为线程提供了更强大的高级支持。该模块包含在Python 2.4中。

模块中的其他方法

模块包含<_thread>模块的所有方法，但它也提供了其他方法。其他方法如下-

threading.activeCount() -此方法返回活动线程对象的数量
threading.currentThread() -此方法返回调用者的线程控件中线程对象的数量。
threading.enumerate() -此方法返回当前活动的所有线程对象的列表。

为了实现线程，模块具有Thread类，该类提供以下方法-

run() -run()方法是线程的入口点。
start() -start()方法通过调用run方法来启动线程。
join([time]) -join()等待线程终止。
isAlive() -isAlive()方法检查线程是否仍在执行。
getName() -getName()方法返回线程的名称。
setName() -setName()方法设置线程的名称。

如何使用模块创建线程?

在本节中，我们将学习如何使用模块创建线程。请按照以下步骤使用模块创建新线程-

步骤1-在此步骤中，我们需要定义Thread类的新子类。
步骤2-然后，为了添加其他参数，我们需要重写__init __(self [，args])方法。
步骤3-在这一步中，我们需要重写run(self [，args])方法以实现线程在启动时应执行的操作。

现在，在创建新的Thread子类之后，我们可以创建它的实例，然后通过调用start()来启动新线程，该start()依次调用run()方法。

例

考虑此示例，以了解如何使用模块生成新线程。

import threading
import time
exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
   def __init__(self, threadID, name, counter):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.threadID = threadID
      self.name = name
      self.counter = counter
   def run(self):
      print ("Starting " + self.name)
      print_time(self.name, self.counter, 5)
      print ("Exiting " + self.name)
def print_time(threadName, delay, counter):
   while counter:
      if exitFlag:
         threadName.exit()
      time.sleep(delay)
      print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
      counter -= 1

thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

thread1.start()
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
print ("Exiting Main Thread")
Starting Thread-1
Starting Thread-2

输出

现在，考虑以下输出-

Thread-1: Mon Apr 23 10:52:09 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:52:10 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:52:10 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:52:11 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:52:12 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:52:12 2018
Thread-1: Mon Apr 23 10:52:13 2018
Exiting Thread-1
Thread-2: Mon Apr 23 10:52:14 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:52:16 2018
Thread-2: Mon Apr 23 10:52:18 2018
Exiting Thread-2
Exiting Main Thread

适用于各种线程状态的Python程序

有五个线程状态-新的，可运行的，正在运行的，等待的和已死的。在这五个状态中，我们将主要关注三个状态-运行，等待和死亡。线程在运行状态下获取其资源，在等待状态下等待资源；资源的最终释放(如果正在执行和获取)处于无效状态。

以下借助start()，sleep()和join()方法的Python程序将显示线程如何分别进入运行，等待和死机状态。

第1步-导入必要的模块和

import threading
import time

步骤2-定义一个函数，在创建线程时将调用它。

def thread_states():
   print("Thread entered in running state")

第3步-我们使用时间模块的sleep()方法使我们的线程等待说2秒钟。

time.sleep(2)

步骤4-现在，我们正在创建一个名为T1的线程，该线程采用上面定义的函数的参数。

T1 = threading.Thread(target=thread_states)

步骤5-现在，借助start()函数，我们可以启动线程。它将产生消息，该消息是我们在定义函数时设置的。

T1.start()
Thread entered in running state

步骤6-现在，最后，我们可以在完成执行后使用join()方法终止线程。

T1.join()

在Python启动线程

在Python，我们可以通过不同的方式启动新线程，但是其中最简单的方法是将其定义为单个函数。定义函数，我们可以将其作为新threading.Thread对象的目标传递，依此类推。执行以下Python代码以了解该函数的工作原理-

import threading
import time
import random
def Thread_execution(i):
   print("Execution of Thread {} started\n".format(i))
   sleepTime = random.randint(1,4)
   time.sleep(sleepTime)
   print("Execution of Thread {} finished".format(i))
for i in range(4):
   thread = threading.Thread(target=Thread_execution, args=(i,))
   thread.start()
   print("Active Threads:" , threading.enumerate())

输出

Execution of Thread 0 started
Active Threads:
   [<_mainthread started="">,
      ,
      ]

Execution of Thread 1 started
Active Threads:
   [<_mainthread started="">,
      ,
      ,
      ]

Execution of Thread 2 started
Active Threads:
   [<_mainthread started="">,
      ,
      ,
      ,
      ]

Execution of Thread 3 started
Active Threads:
   [<_mainthread started="">,
      ,
      ,
      ,
      ,
      ]
Execution of Thread 0 finished
Execution of Thread 1 finished
Execution of Thread 2 finished
Execution of Thread 3 finished

Python的守护程序线程

在Python实现守护程序线程之前，我们需要了解守护程序线程及其用法。在计算方面，守护程序是一个后台进程，用于处理对各种服务的请求，例如数据发送，文件传输等。如果不再需要它，它将处于休眠状态。非守护程序线程也可以完成相同的任务。但是，在这种情况下，主线程必须手动跟踪非守护程序线程。另一方面，如果我们使用守护程序线程，则主线程可以完全忘记这一点，并且在主线程退出时将被杀死。关于守护程序线程的另一个重要点是，我们可以选择仅将它们用于非必要的任务，如果它们没有完成或在两次任务之间被杀死，这些任务不会对我们造成影响。以下是Python中守护线程的实现-

import threading
import time

def nondaemonThread():
   print("starting my thread")
   time.sleep(8)
   print("ending my thread")
def daemonThread():
   while True:
   print("Hello")
   time.sleep(2)
if __name__ == '__main__':
   nondaemonThread = threading.Thread(target = nondaemonThread)
   daemonThread = threading.Thread(target = daemonThread)
   daemonThread.setDaemon(True)
   daemonThread.start()
   nondaemonThread.start()

在上面的代码中，有两个函数，即> nondaemonThread()和> daemonThread() 。第一个函数打印其状态并在8秒钟后进入休眠状态，而deamonThread()函数每2秒钟无限期地打印一次Hello。通过以下输出，我们可以了解nondaemon和daemon线程之间的区别-

Hello

starting my thread
Hello
Hello
Hello
Hello
ending my thread
Hello
Hello
Hello
Hello
Hello