Python并发编程的通信方式:多线程与多进程数据交换的艺术
发布时间: 2024-06-22 04:41:11 阅读量: 13 订阅数: 17
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# 1. 并发编程基础
并发编程是一种计算机编程范例,它允许一个程序同时执行多个任务。在并发编程中,程序被分解成多个称为线程或进程的独立执行单元。这些单元可以同时运行,共享相同的内存空间,从而实现并行处理。
并发编程主要有两种方式:多线程编程和多进程编程。多线程编程是在单个进程中创建多个线程,而多进程编程是在不同的进程中创建多个进程。线程和进程之间的主要区别在于,线程共享相同的内存空间,而进程拥有自己的独立内存空间。
# 2. 多线程编程
### 2.1 线程创建和管理
在 Python 中,可以使用 `threading` 模块创建和管理线程。
```python
import threading
# 创建一个线程
thread = threading.Thread(target=my_function, args=(arg1, arg2))
# 启动线程
thread.start()
# 等待线程结束
thread.join()
```
`target` 参数指定要运行的函数,`args` 参数指定要传递给函数的参数。
### 2.2 线程同步机制
线程同步机制用于确保线程安全地访问共享资源。
#### 2.2.1 锁
锁是一种同步机制,它允许一次只有一个线程访问共享资源。
```python
import threading
# 创建一个锁
lock = threading.Lock()
# 获取锁
lock.acquire()
# 访问共享资源
# 释放锁
lock.release()
```
#### 2.2.2 信号量
信号量是一种同步机制,它允许限制同时访问共享资源的线程数量。
```python
import threading
# 创建一个信号量,限制同时访问共享资源的线程数量为 5
semaphore = threading.Semaphore(5)
# 获取信号量
semaphore.acquire()
# 访问共享资源
# 释放信号量
semaphore.release()
```
#### 2.2.3 条件变量
条件变量是一种同步机制,它允许线程等待特定条件满足。
```python
import threading
# 创建一个条件变量
condition = threading.Condition()
# 获取锁
condition.acquire()
# 等待条件满足
condition.wait()
# 访问共享资源
# 释放锁
condition.release()
```
### 2.3 线程间通信
线程间通信用于允许线程交换数据。
#### 2.3.1 共享变量
共享变量是线程之间可以访问的公共变量。
```python
# 定义一个共享变量
shared_variable = 0
# 线程 1
def thread_1():
global shared_variable
shared_variable += 1
# 线程 2
def thread_2():
global shared_variable
print(shared_variable)
```
#### 2.3.2 消息队列
消息队列是一种线程间通信机制,它允许线程将消息发送到队列,其他线程可以从队列中读取消息。
```python
import queue
# 创建一个消息队列
queue = queue.Queue()
# 线程 1
def thread_1():
queue.put("Hello")
# 线程 2
def thread_2():
message = queue.get()
print(message)
```
#### 2.3.3 管道
管道是一种线程间通信机制,它允许线程将数据写入管道,其他线程可以从管道中读取数据。
```python
import os
# 创建一个管道
reader, writer = os.pipe()
# 线程 1
def thread_1():
os.write(writer, "Hello".encode())
# 线程 2
def thread_2():
message = os.read(reader, 1
```
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