線程的實現(xiàn)

在本章中，我們將學習如何在Python中實現(xiàn)線程。

用于線程實現(xiàn)的Python模塊

Python線程有時稱為輕量級進程，因為線程比進程占用的內(nèi)存少得多。 線程允許一次執(zhí)行多個任務。 在Python中，以下兩個模塊在一個程序中實現(xiàn)線程 -

• _thread 模塊
• threading 模塊

這兩個模塊之間的主要區(qū)別在于_thread模塊將線程視為一個函數(shù)，而threading模塊將每個線程視為一個對象并以面向?qū)ο蟮姆绞綄崿F(xiàn)它。 此外，_thread模塊在低級線程中有效并且比threading模塊具有更少的功能。

_thread 模塊

在Python的早期版本中，擁有thread模塊，但在相當長的一段時間里它已被視為“已棄用”。 鼓勵用戶改用threading模塊。 因此，在Python 3中，thread模塊不再可用。 它已被重命名為_thread，用于Python3中的向后不兼容。

為了在_thread模塊的幫助下生成新的線程，我們需要調(diào)用它的start_new_thread方法。 這種方法的工作可以通過以下語法來理解 -

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

這里，

• args是一個參數(shù)的元組
• kwargs是關鍵字參數(shù)的可選字典

如果想在不傳遞參數(shù)的情況下調(diào)用函數(shù)，那么需要在args中使用一個空的參數(shù)元組。

此方法調(diào)用立即返回，子線程啟動，并調(diào)用與傳遞的列表(如果有的話)args的函數(shù)。 線程在函數(shù)返回時終止。

示例
以下是使用_thread模塊生成新線程的示例。在這里使用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

在_thread模塊的幫助下理解新線程的生成。

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

threading模塊

threading模塊以面向?qū)ο蟮姆绞綄崿F(xiàn)，并將每個線程視為一個對象。 因此，它為線程提供了比_thread模塊更強大，更高層次的支持。該模塊包含在Python 2.4中。

threading 模塊中的其他方法

threading模塊包含_thread模塊的所有方法，但它也提供了其他方法。 其他方法如下 -

• threading.activeCount() - 此方法返回處于活動狀態(tài)的線程對象的數(shù)量
• threading.currentThread() - 此方法返回調(diào)用者線程控制中的線程對象數(shù)。
• threading.enumerate() - 此方法返回當前活動的所有線程對象的列表。

為了實現(xiàn)線程，threading模塊具有提供以下方法的Thread類 -

• run() - run()方法是線程的入口點。
• start() - start()方法通過調(diào)用run方法來啟動線程。
• join([time]) - join()等待線程終止。
• isAlive() - isAlive()方法檢查線程是否仍在執(zhí)行。
• getName() - getName()方法返回線程的名稱。
• setName() - setName()方法設置線程的名稱。

如何使用 threading 模塊創(chuàng)建線程？

在本節(jié)中，我們將學習如何使用threading模塊創(chuàng)建線程。 按照以下步驟使用threading模塊創(chuàng)建一個新線程 -

第1步 - 在這一步中，需要定義Thread類的新子類。
第2步 - 然后為了添加額外的參數(shù)，需要重寫__init __(self [，args])方法。
第3步 - 在這一步中，需要重寫run(self [，args])方法來實現(xiàn)線程在啟動時應該執(zhí)行的操作。

現(xiàn)在，在創(chuàng)建新的Thread子類后，可以創(chuàng)建它的一個實例，然后通過調(diào)用start()來啟動一個新線程，start()又調(diào)用run()方法。

示例

下面這個例子演示如何使用threading模塊生成一個新的線程。

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

執(zhí)行上面示例代碼，得到以下結果 -

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

帶有線程狀態(tài)的Python程序

有五種線程狀態(tài) - 新的，可運行，運行，等待和死亡。 在這五個中，我們將主要關注三個狀態(tài) - 運行，等待和死亡。 一個線程獲取處于運行狀態(tài)的資源，等待處于等待狀態(tài)的資源; 如果執(zhí)行和獲取的資源的最終版本處于死亡狀態(tài)。

下面的Python程序在start()，sleep()和join()方法的幫助下將分別顯示線程是如何進入運行，等待和死亡狀態(tài)的。

第1步 - 導入必要的模塊，threading和time

import threading
import time

第2步 - 定義一個函數(shù)，它將在創(chuàng)建線程時調(diào)用。

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

第3步 - 使用time模塊的sleep()方法讓線程等待2秒鐘。

time.sleep(2)

第4步 - 現(xiàn)在，創(chuàng)建一個名為T1的線程，它接受上面定義的函數(shù)的參數(shù)。

T1 = threading.Thread(target=thread_states)

第5步 - 現(xiàn)在，使用start()函數(shù)，可以開始啟動線程。 它會產(chǎn)生這個信息，這個信息是在定義函數(shù)時設定的。

T1.start()
# Thread entered in running state

第6步 - 現(xiàn)在，最后可以在完成執(zhí)行后使用join()方法終止線程。

T1.join()

在Python中啟動一個線程

在python中，可以通過不同的方式啟動一個新的線程，但其中最簡單的一個就是將其定義為一個單一的函數(shù)。 在定義函數(shù)之后，可以將它作為新線程的目標。線程對象等等。 執(zhí)行下面的Python代碼來理解函數(shù)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())

執(zhí)行上面代碼，得到以下結果 -

Execution of Thread 0 started
Active Threads:
   [<_MainThread(MainThread, started 6040)>,
      <HistorySavingThread(IPythonHistorySavingThread, started 5968)>,
      <Thread(Thread-3576, started 3932)>]

Execution of Thread 1 started
Active Threads:
   [<_MainThread(MainThread, started 6040)>,
      <HistorySavingThread(IPythonHistorySavingThread, started 5968)>,
      <Thread(Thread-3576, started 3932)>,
      <Thread(Thread-3577, started 3080)>]

Execution of Thread 2 started
Active Threads:
   [<_MainThread(MainThread, started 6040)>,
      <HistorySavingThread(IPythonHistorySavingThread, started 5968)>,
      <Thread(Thread-3576, started 3932)>,
      <Thread(Thread-3577, started 3080)>,
      <Thread(Thread-3578, started 2268)>]

Execution of Thread 3 started
Active Threads:
   [<_MainThread(MainThread, started 6040)>,
      <HistorySavingThread(IPythonHistorySavingThread, started 5968)>,
      <Thread(Thread-3576, started 3932)>,
      <Thread(Thread-3577, started 3080)>,
      <Thread(Thread-3578, started 2268)>,
      <Thread(Thread-3579, started 4520)>]
Execution of Thread 0 finished
Execution of Thread 1 finished
Execution of Thread 2 finished
Execution of Thread 3 finished

在Python中啟動一個線程

在python中，可以通過不同的方式啟動一個新的線程，但最簡單的就是將其定義為一個單一的函數(shù)。 在定義函數(shù)之后，可以將它作為新線程的目標。線程對象等等。 執(zhí)行下面的Python代碼來理解函數(shù)的工作原理 -

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()

在上面的代碼中，有兩個函數(shù)，分別是- nondaemonThread()和daemonThread()。 第一個函數(shù)打印其狀態(tài)并在8秒后休眠，而deamonThread()函數(shù)每2秒無限期地打印出Hello。 我們可以通過以下輸出來了解nondaemon和daemon線程之間的區(qū)別 -

Hello

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