pythonthread

A. python多線程之threading之Lock對象

要介紹Python的 threading 模塊中的 Lock 對象前, 首先應該了解以下兩個概念:

1.基本概念 : 指某個函數/函數庫在多線程環境中被調用時, 能夠正確地處理多個線程之間的 共享變數 , 使程序功能正常完成. 多個線程訪問同一個對象時, 如果不用考慮這些線程在運行時環境下的調度和交替執行, 也不需要進行額外的同步, 或者在調用方進行任何其他操作,調用這個對象的行為都可以獲得正確的結果, 那麼這個對象就是線程安全的. 或者說: 一個類或者程序所提供的介面對於線程來說是 原子操作 或者多個線程之間的切換不會導致該介面的執行結果存在二義性, 也就是說我們不用考慮同步的問題.

2.示例 : 比如有間銀行只有1000元, 而兩個人同時提領1000元時,就有可能拿到總計2000元的金額. 為了避免這個問題, 該間銀行提款時應該使用 互斥鎖 , 即意味著對同一個資源處理時, 前一個提領交易完成後才處理下一筆交易.

3.線程安全意義 :

4.是否線程安全 :

5.資源競爭 : 即多個線程對同一個資源的改寫時, 存在的一種競爭. 如果僅僅是讀操作, 則不存在資源競爭的情況.

1.基本概念 : 因為存在上述所說的 線程安全與資源競爭 的情況, 所以引入了 線程鎖 . 即通過鎖來進行資源請求的限制, 以保證同步執行,避免資源被污染或預期結果不符. 線程鎖存在兩種狀態: 鎖定(locked)和非鎖定(unlocked).

2.基本方法 :

3.使用示例 :

上述示例如果在不加鎖的情況下, 將會出現列印順序混亂的情況, 不過最終結果都是正確的, 因為即使線程交替執行, 但最終的結果都是一致.

B. 什麼是線程（多線程），Python多線程的好處

幾乎所有的操作系統都支持同時運行多個任務，一個任務通常就是一個程序，每一個運行中的程序就是一個進程。當一個程序運行時，內部可能包含多個順序執行流，每一個順序執行流就是一個線程。

線程和進程

幾乎所有的操作系統都支持進程的概念，所有運行中的任務通常對應一個進程（Process）。當一個程序進入內存運行時，即變成一個進程。進程是處於運行過程中的程序，並且具有一定的獨立功能。進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。

一般而言，進程包含如下三個特徵：

獨立性：進程是系統中獨立存在的實體，它可以擁有自己的獨立的資源，每一個進程都擁有自己的私有的地址空間。在沒有經過進程本身允許的情況下，一個用戶進程不可以直接訪問其他進程的地址空間。

動態性：進程與程序的區別在於，程序只是一個靜態的指令集合，而進程是一個正在系統中活動的指令集合。在進程中加入了時間的概念。進程具有自己的生命周期和各種不同的狀態，在程序中是沒有這些概念的。

並發性：多個進程可以在單個處理器上並發執行，多個進程之間不會互相影響。

並發（Concurrency）和並行（Parallel）是兩個概念，並行指在同一時刻有多條指令在多個處理器上同時執行；並發才旨在同一時刻只能有一條指令執行，但多個進程指令被快速輪換執行，使得在宏觀上具有多個進程同時執行的效果。

大部分操作系統都支持多進程並發執行，現代的操作系統幾乎都支持同時執行多個任務。例如，程序員一邊開著開發工具在寫程序，一邊開著參考手冊備查，同時還使用電腦播放音樂……除此之外，每台電腦運行時還有大量底層的支撐性程序在運行……這些進程看上去像是在同時工作。

但事實的真相是，對於一個 CPU 而言，在某個時間點它只能執行一個程序。也就是說，只能運行一個進程，CPU 不斷地在這些進程之間輪換執行。那麼，為什麼用戶感覺不到任何中斷呢？

這是因為相對人的感覺來說，CPU 的執行速度太快了（如果啟動的程序足夠多，則用戶依然可以感覺到程序的運行速度下降了）。所以，雖然 CPU 在多個進程之間輪換執行，但用戶感覺到好像有多個進程在同時執行。

現代的操作系統都支持多進程的並發執行，但在具體的實現細節上可能因為硬體和操作系統的不同而採用不同的策略。比較常用的策略有：

共用式的多任務操作策略，例如 Windows 3.1 和 Mac OS 9 操作系統採用這種策略；

搶占式的多任務操作策略，其效率更高，目前操作系統大多採用這種策略，例如 Windows NT、Windows 2000 以及 UNIX/Linux 等操作系統。

多線程則擴展了多進程的概念，使得同一個進程可以同時並發處理多個任務。線程（Thread）也被稱作輕量級進程（Lightweight Process），線程是進程的執行單元。就像進程在操作系統中的地位一樣，線程在程序中是獨立的、並發的執行流。

當進程被初始化後，主線程就被創建了。對於絕大多數的應用程序來說，通常僅要求有一個主線程，但也可以在進程內創建多個順序執行流，這些順序執行流就是線程，每一個線程都是獨立的。

線程是進程的組成部分，一個進程可以擁有多個線程，一個線程必須有一個父進程。線程可以擁有自己的堆棧、自己的程序計數器和自己的局部變數，但不擁有系統資源，它與父進程的其他線程共享該進程所擁有的全部資源。因為多個線程共享父進程里的全部資源，因此編程更加方便；但必須更加小心，因為需要確保線程不會妨礙同一進程中的其他線程。

線程可以完成一定的任務，可以與其他線程共享父進程中的共享變數及部分環境，相互之間協同未完成進程所要完成的任務。

線程是獨立運行的，它並不知道進程中是否還有其他線程存在。線程的運行是搶占式的，也就是說，當前運行的線程在任何時候都可能被掛起，以便另外一個線程可以運行。

一個線程可以創建和撤銷另一個線程，同一個進程中的多個線程之間可以並發運行。

從邏輯的角度來看，多線程存在於一個應用程序中，讓一個應用程序可以有多個執行部分同時執行，但操作系統無須將多個線程看作多個獨立的應用，對多線程實現調度和管理，以及資源分配。線程的調度和管理由進程本身負責完成。

簡而言之，一個程序運行後至少有一個進程，在一個進程中可以包含多個線程，但至少要包含一個主線程。

歸納起來可以這樣說，操作系統可以同時執行多個任務，每一個任務就是一個進程，進程可以同時執行多個任務，每一個任務就是一個線程。

多線程的好處

線程在程序中是獨立的、並發的執行流。與分隔的進程相比，進程中線程之間的隔離程度要小，它們共享內存、文件句柄和其他進程應有的狀態

因為線程的劃分尺度小於進程，使得多線程程序的並發性高。進程在執行過程中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，從而極大地提高了程序的運行效率。

線程比進程具有更高的性能，這是由於同一個進程中的線程都有共性多個線程共享同一個進程的虛擬空間。線程共享的環境包括進程代碼段、進程的公有數據等，利用這些共享的數據，線程之間很容易實現通信。

操作系統在創建進程時，必須為該進程分配獨立的內存空間，並分配大量的相關資源，但創建線程則簡單得多。因此，使用多線程來實現並發比使用多進程的性能要高得多。

總結起來，使用多線程編程具有如下幾個優點：

進程之間不能共享內存，但線程之間共享內存非常容易。

操作系統在創建進程時，需要為該進程重新分配系統資源，但創建線程的代價則小得多。因此，使用多線程來實現多任務並發執行比使用多進程的效率高。

Python 語言內置了多線程功能支持，而不是單純地作為底層操作系統的調度方式，從而簡化了 Python 的多線程編程。

在實際應用中，多線程是非常有用的。比如一個瀏覽器必須能同時下載多張圖片；一個 Web 伺服器必須能同時響應多個用戶請求；圖形用戶界面（GUI）應用也需要啟動單獨的線程，從主機環境中收集用戶界面事件……總之，多線程在實際編程中的應用是非常廣泛的。

C. python多線程thread.start_new_thread傳參的問題

因為thread.start_new_thread(ssh_cmd,(3,))開的線程會和主線程一起結束，所以等不到執行print number 程序就結束了

D. python 怎麼實現多線程的

線程也就是輕量級的進程，多線程允許一次執行多個線程，Python是多線程語言，它有一個多線程包，GIL也就是全局解釋器鎖，以確保一次執行單個線程，一個線程保存GIL並在將其傳遞給下一個線程之前執行一些操作，也就產生了並行執行的錯覺。

E. Python中Thread類的start和run方法的區別

1） start：
用start方法來啟動線程，真正實現了多線程運行，這時無需等待run方法體代碼執行完畢而直接繼續執行下面的代碼。通過調用Thread類的start()方法來啟動一個線程，這時此線程處於就緒（可運行）狀態，並沒有運行，一旦得到cpu時間片，就開始執行run()方法，這里方法 run()稱為線程體，它包含了要執行的這個線程的內容，Run方法運行結束，此線程隨即終止。
2） run：
run()方法只是類的一個普通方法而已，如果直接調用Run方法，程序中依然只有主線程這一個線程，其程序執行路徑還是只有一條，還是要順序執行，還是要等待run方法體執行完畢後才可繼續執行下面的代碼，這樣就沒有達到寫線程的目的。總結：調用start方法方可啟動線程，而run方法只是thread的一個普通方法調用，還是在主線程里執行。這兩個方法應該都比較熟悉，把需要並行處理的代碼放在run()方法中，start()方法啟動線程將自動調用 run()方法，這是由jvm的內存機制規定的。並且run()方法必須是public訪問許可權，返回值類型為void.。

F. Python ThreadPoolExecutor 異常中止解決方案

通常情況，我們利用 Ctrl+C 讓程序觸發 KeyboardInterrupt 異常，中止程序運行。線程池方案下， Ctrl-C 失效，當線程池裡的線程任務跑完後，才會觸發 KeyboardInterrupt 。

上下文管理協議相當於隱性地省略了 threadPool.shutdown(wait=True) ，同時，程序正常執行完成或出現異常中斷的時候，就會調用 __exit__() 方法，接下來進行異常中止的基礎。

適用於 Django 等 WEB 應用框架，本身自帶多線程，修改全局變數簡單，但要注意線程安全。

程序運行中，只需 sign = 1 或者 exiting.set() ，worker 函數則跳過主要運算部分，剩餘線程任務將迅速完成，變相達到中止多線程任務的目的。

提交給線程池的每個線程任務 task 加入 threadPool 中，方便後續對 task 進行操作。當 for 循環內的 task 全部提交後，線程會再後台運行，而進程運行至 while 中堵塞，直至 threadPool 中最後一個線程是否 .done() 。若進程堵塞在 while 中接收到 Ctrl+C 的 KeyboardInterrupt 異常，則從後往前取消 threadPool 中所有任務，達到中止目的。

G. 一文帶你讀懂Python線程

Python線程

進程有很多優點，它提供了多道編程，可以提高計算機CPU的利用率。既然進程這么優秀，為什麼還要線程呢？其實，仔細觀察就會發現進程還是有很多缺陷的。

主要體現在一下幾個方面：

進程只能在一個時間做一個任務，如果想同時做兩個任務或多個任務，就必須開啟多個進程去完成多個任務。

進程在執行的過程中如果阻塞，例如等待輸入，整個進程就會掛起，即使進程中有些工作不依賴於輸入的數據，也將無法執行。

每個進程都有自己的獨立空間，所以多進程的創建，銷毀相比於多線程更加耗時，也更加佔用系統資源。

進程是資源分配的最小單位，線程是CPU調度的最小單位，每一個進程中至少有一個線程。

線程與進程的區別

可以歸納為以下4點：

1）地址空間：進程間相互獨立的每個進程都有自己獨立的內存空間，也就是說一個進程內的數據在另一個進程是不可見的。但同一進程中的各線程間數據是共享的。

2）通信：由於每個進程有自己獨立的內存空間，所以進程間通信需要IPC，而進程內的數據對於多個線程來說是共享的，每個線程都可以訪問，所以為了保證數據的一致性，需要使用鎖。

3）調度和切換：線程上下文切換比進程上下文切換要快得多。

4）在多線程操作系統中，進程不是一個可執行的實體，它主要的功能是向操作系統申請一塊內存空間，然後在內存空間中開線程來執行任務，相當於一個容器，容器中的線程才是真正的執行體。一個進程可以包含多個線程，而一個線程是不能包含進程的。因為進程是系統分配資源的最小單位，所以線程不能向操作系統申請自己的空間，但一個線程內可以包含多個線程。

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線程的特點：

在多線程的操作系統中，通常是在一個進程中包括多個線程，每個線程都是作為利用CPU的基本單位，是花費最小開銷的實體。線程具有以下屬性。

1）輕型實體

線程中的實體基本上不擁有系統資源，只是有一點必不可少的、能保證獨立運行的資源。

線程的實體包括程序、數據和TCB。線程是動態概念，它的動態特性由線程式控制制塊TCB（Thread Control Block）描述。

2）獨立調度和分派的基本單位。

在多線程OS中，線程是能獨立運行的基本單位，因而也是獨立調度和分派的基本單位。由於線程很「輕」，故線程的切換非常迅速且開銷小（在同一進程中的）。

3）共享進程資源。

在同一進程中的各個線程，都可以共享該進程所擁有的資源，這首先表現在：所有線程都具有相同的進程id，這意味著，線程可以訪問該進程的每一個內存資源；此外，還可以訪問進程所擁有的已打開文件、定時器、信號量機構等。由於同一個進程內的線程共享內存和文件，所以線程之間互相通信不必調用內核。

4）可並發執行

在一個進程中的多個線程之間，可以並發執行，甚至允許在一個進程中所有線程都能並發執行；同樣，不同進程中的線程也能並發執行，充分利用和發揮了處理機與外圍設備並行工作的能力。

線程的實現可以分為兩類：

用戶級線程(User-Level Thread)和內核級線程(Kernel-Level Thread)，後者又稱為內核支持的線程或輕量級進程。在多線程操作系統中，各個系統的實現方式並不相同，在有的系統中實現了用戶級線程，有的系統中實現了內核級線程。

用戶線程和內核線程的區別：

1、內核支持線程是OS內核可感知的，而用戶級線程是OS內核不可感知的。

2、用戶級線程的創建、撤消和調度不需要OS內核的支持，是在語言（如Java）這一級處理的；而內核支持線程的創建、撤消和調度都需OS內核提供支持，而且與進程的創建、撤消和調度大體是相同的。

3、用戶級線程執行系統調用指令時將導致其所屬進程被中斷，而內核支持線程執行系統調用指令時，只導致該線程被中斷。

4、在只有用戶級線程的系統內，CPU調度還是以進程為單位，處於運行狀態的進程中的多個線程，由用戶程序控制線程的輪換運行；在有內核支持線程的系統內，CPU調度則以線程為單位，由OS的線程調度程序負責線程的調度。

5、用戶級線程的程序實體是運行在用戶態下的程序，而內核支持線程的程序實體則是可以運行在任何狀態下的程序。

內核線程的優缺點：

優點：當有多個處理機時，一個進程的多個線程可以同時執行。

缺點：由內核進行調度。

用戶線程的優缺點：

優點：

線程的調度不需要內核直接參與，控制簡單。

可以在不支持線程的操作系統中實現。

創建和銷毀線程、線程切換代價等線程管理的代價比內核線程少得多。

允許每個進程定製自己的調度演算法，線程管理比較靈活。

線程能夠利用的表空間和堆棧空間比內核級線程多。

同一進程中只能同時有一個線程在運行，如果有一個線程使用了系統調用而阻塞，那麼整個進程都會被掛起。另外，頁面失效也會產生同樣的問題。

缺點：

資源調度按照進程進行，多個處理機下，同一個進程中的線程只能在同一個處理機下分時復用。