Python中threading模塊 lock、Rlock的使用

来源:https://www.cnblogs.com/xxpythonxx/archive/2023/08/14/17629487.html
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一、概述

在使用多線程的應用下,如何保證線程安全,以及線程之間的同步,或者訪問共用變數等問題是十分棘手的問題,也是使用多線程下麵臨的問題,如果處理不好,會帶來較嚴重的後果,使用python多線程中提供Lock 、Rlock 、Semaphore 、Event 、Condition 用來保證線程之間的同步,後者保證訪問共用變數的互斥問題。

  • Lock & RLock:互斥鎖,用來保證多線程訪問共用變數的問題
  • Semaphore對象:Lock互斥鎖的加強版,可以被多個線程同時擁有,而Lock只能被某一個線程同時擁有。
  • Event對象:它是線程間通信的方式,相當於信號,一個線程可以給另外一個線程發送信號後讓其執行操作。
  • Condition對象:其可以在某些事件觸發或者達到特定的條件後才處理數據

1、Lock(互斥鎖)

請求鎖定 — 進入鎖定池等待 — — 獲取鎖 — 已鎖定— — 釋放鎖

Lock(指令鎖)是可用的最低級的同步指令。Lock處於鎖定狀態時,不被特定的線程擁有。Lock包含兩種狀態——鎖定和非鎖定,以及兩個基本的方法。
可以認為Lock有一個鎖定池,當線程請求鎖定時,將線程至於池中,直到獲得鎖定後出池。池中的線程處於狀態圖中的同步阻塞狀態。

構造方法:mylock = Threading.Lock( )

實例方法:

  • acquire([timeout]): 使線程進入同步阻塞狀態,嘗試獲得鎖定。
  • release(): 釋放鎖。使用前線程必須已獲得鎖定,否則將拋出異常。

實例一(未使用鎖):

import threading
import time

num = 0

def show(arg):
    global num
    time.sleep(1)
    num +=1
    print('bb :{}'.format(num))

for i in range(5):
    t = threading.Thread(target=show, args=(i,))  # 註意傳入參數後一定要有【,】逗號
    t.start()

print('main thread stop')

--------------------------------------------------------------------------
main thread stop
bb :1
bb :2
bb :3bb :4
bb :5

實例二(使用鎖)

import threading
import time

num = 0

lock = threading.RLock()


# 調用acquire([timeout])時,線程將一直阻塞,
# 直到獲得鎖定或者直到timeout秒後(timeout參數可選)。
# 返回是否獲得鎖。
def Func():
    lock.acquire()
    global num
    num += 1
    time.sleep(1)
    print(num)
    lock.release()


for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=Func)
    t.start()
------------------------------------------------------------------
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
#可以看出,全局變數在在每次被調用時都要獲得鎖,才能操作,因此保證了共用數據的安全性

對於Lock對象而言,如果一個線程連續兩次release,使得線程死鎖。所以Lock不常用,一般採用Rlock進行線程鎖的設定。

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        global num 
        time.sleep(1)

        if lock.acquire(1):  
            num = num+1
            msg = self.name+' set num to '+str(num)
            print(msg)
            lock.acquire()
            lock.release()
            lock.release()
num = 0
lock = threading.Lock()
def test():
    for i in range(5):
        t = MyThread()
        t.start()
if __name__ == '__main__':
    test()
------------------------------------------------------
Thread-12 set num to 1

2、RLock(可重入鎖)

RLock(可重入鎖)是一個可以被同一個線程請求多次的同步指令。RLock使用了“擁有的線程”和“遞歸等級”的概念,處於鎖定狀態時,RLock被某個線程擁有。擁有RLock的線程可以再次調用acquire(),釋放鎖時需要調用release()相同次數。可以認為RLock包含一個鎖定池和一個初始值為0的計數器,每次成功調用 acquire()/release(),計數器將+1/-1,為0時鎖處於未鎖定狀態。

  • 構造方法:mylock = Threading.RLock()

  • 實例方法:acquire([timeout])/release(): 跟Lock差不多。

實例解決死鎖,調用相同次數的acquire和release,保證成對出現

import threading
rLock = threading.RLock()  #RLock對象
rLock.acquire()
rLock.acquire() #在同一線程內,程式不會堵塞。
rLock.release()
rLock.release()

print(rLock.acquire())

詳細實例:

import threading
mylock = threading.RLock()
num = 0
class WorkThread(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.t_name = name
    def run(self):
        global num
        while True:
            mylock.acquire()
            print('\n%s locked, number: %d' % (self.t_name, num))
            if num >= 2:
                mylock.release()
                print('\n%s released, number: %d' % (self.t_name, num))
                break
            num += 1
            print('\n%s released, number: %d' % (self.t_name, num))
            mylock.release()
def test(): #Python小白學習交流群:711312441
    thread1 = WorkThread('A-Worker')
    thread2 = WorkThread('B-Worker')
    thread1.start()
    thread2.start()
if __name__ == '__main__':
    test() 
--------------------------------------------------
A-Worker locked, number: 0

A-Worker released, number: 1

A-Worker locked, number: 1

A-Worker released, number: 2

A-Worker locked, number: 2

A-Worker released, number: 2

B-Worker locked, number: 2

B-Worker released, number: 2

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