如何理解Python中的多线程

时间: 2023-11-05 08:36:25 浏览: 84

python实现多线程的两种方式

### Python实现多线程的两种方式在Python中，多线程是一种常用的技术，它可以显著提高程序的执行效率，尤其是在处理I/O密集型任务时。Python标准库提供了多种多线程支持的方式，主要包括`thread`模块、`threading`模块以及`concurrent.futures`中的`ThreadPoolExecutor`等。本文主要介绍`thread`模块与`threading`模块，并通过具体的代码示例展示这两种实现多线程的方法。 #### 一、Python多线程概述在讨论具体实现方式之前，我们先来了解一下Python中的多线程机制。Python的线程机制是由解释器层面实现的，而不是直接由操作系统提供支持。这意味着Python的线程并不是真正的“系统线程”，而是所谓的“轻量级进程”（Lightweight Process），通常称为“线程”。 Python的`thread`模块提供了一个较低级别的接口来创建和控制线程。然而，由于其较低的抽象级别，`thread`模块不太适合处理复杂的多线程任务。为了解决这个问题，Python引入了`threading`模块，该模块提供了更高级别的抽象和更强大的功能，如锁、条件变量等。 #### 二、`thread`模块与`threading`模块 ##### 1. `thread`模块 `thread`模块是Python中用于创建和管理线程的基本工具之一。它提供了一些基本的线程控制功能，如启动、终止线程等。但由于其较低级别的特性，在实际开发中并不常用。下面是一个简单的例子： ```python 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") ``` 在这个例子中，我们定义了一个名为`print_time`的函数，然后使用`_thread.start_new_thread()`函数创建了两个线程。 ##### 2. `threading`模块 `threading`模块是Python中用于多线程编程的标准库之一，它比`thread`模块更强大且易于使用。`threading`模块的主要特点包括： - **Thread类**：用于创建和控制线程的核心类。 - **Lock/RLock**：用于线程同步的锁机制。 - **Condition**：用于线程间通信的条件变量。 - **Semaphore**：用于控制访问共享资源的信号量。 - **Event**：用于线程间的简单通信。下面是使用`threading`模块实现多线程的两种常见方式： #### 三、使用`threading`模块创建多线程 ##### 3.1 创建函数并传递给`Thread`对象这是创建多线程最简单的方式。我们只需要定义一个函数，然后将其作为`target`参数传递给`Thread`类即可。以下是一个示例： ```python import threading import time def test(nloop, nsec): print('start loop', nloop, 'at:', now()) time.sleep(nsec) print('loop', nloop, 'done at:', now()) def main(): print('starting at:', now()) thread_pool = [] for i in range(10): th = threading.Thread(target=test, args=(i, 2)) thread_pool.append(th) for th in thread_pool: th.start() for th in thread_pool: th.join() print('all Done at:', now()) if __name__ == '__main__': main() ``` 在这个例子中，`test`函数是我们要在线程中运行的函数，通过`threading.Thread`创建多个线程实例，并将它们添加到`thread_pool`列表中。最后通过`join`方法等待所有线程完成。 ##### 3.2 继承`Thread`类另一种创建多线程的方式是继承`Thread`类，并重写`run`方法。这种方式使得我们可以更容易地扩展线程的行为，并且能够通过构造函数传递额外的数据。以下是一个示例： ```python import threading import time class myThread(threading.Thread): def __init__(self, nloop, nsec): super().__init__() self.nloop = nloop self.nsec = nsec def run(self): print('start loop', self.nloop, 'at:', now()) time.sleep(self.nsec) print('loop', self.nloop, 'done at:', now()) def main(): th_pool = [] print('starting at:', now()) for i in range(10): th_pool.append(myThread(i, 2)) for th in th_pool: th.start() for th in th_pool: th.join() print('all Done at:', now()) if __name__ == '__main__': main() ``` 在这个示例中，我们定义了一个`myThread`类，继承自`threading.Thread`，并在`run`方法中实现了具体的逻辑。这样我们就可以通过创建`myThread`的实例来启动线程，并通过构造函数传递参数。 #### 四、总结通过上述示例，我们可以看到使用`threading`模块实现多线程的两种方法：一种是直接定义一个函数并通过`Thread`对象启动；另一种是通过继承`Thread`类并重写`run`方法来创建线程。这两种方法各有优缺点，具体选择哪种方式取决于我们的实际需求。对于简单的任务，直接使用`Thread`类可能更为简便；而对于复杂的需求，则可以通过继承`Thread`类来实现更多的功能。无论是哪种方式，`threading`模块都为我们提供了非常强大的工具来管理多线程环境。

多线程是指在一个进程中同时运行多个线程，每个线程可以独立运行，但是共享进程的内存空间。Python中多线程可以通过threading模块来实现。当一个线程需要执行一个任务时，可以创建一个新的线程去执行这个任务，而不是等待当前线程执行完毕再去执行下一个任务。这种方式可以提高程序的运行效率，特别是在需要进行I/O操作时，可以让程序在等待I/O操作完成的同时去执行其他任务，从而减少等待时间，提高效率。在Python中，多线程可以通过锁机制来保证数据的安全，避免多个线程同时访问同一个数据造成数据的不一致性。

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