pythonthread

A. python多线程之threading之Lock对象

要介绍Python的 threading 模块中的 Lock 对象前, 首先应该了解以下两个概念:

1.基本概念 : 指某个函数/函数库在多线程环境中被调用时, 能够正确地处理多个线程之间的 共享变量 , 使程序功能正常完成. 多个线程访问同一个对象时, 如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行, 也不需要进行额外的同步, 或者在调用方进行任何其他操作,调用这个对象的行为都可以获得正确的结果, 那么这个对象就是线程安全的. 或者说: 一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是 原子操作 或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性, 也就是说我们不用考虑同步的问题.

2.示例 : 比如有间银行只有1000元, 而两个人同时提领1000元时,就有可能拿到总计2000元的金额. 为了避免这个问题, 该间银行提款时应该使用 互斥锁 , 即意味着对同一个资源处理时, 前一个提领交易完成后才处理下一笔交易.

3.线程安全意义 :

4.是否线程安全 :

5.资源竞争 : 即多个线程对同一个资源的改写时, 存在的一种竞争. 如果仅仅是读操作, 则不存在资源竞争的情况.

1.基本概念 : 因为存在上述所说的 线程安全与资源竞争 的情况, 所以引入了 线程锁 . 即通过锁来进行资源请求的限制, 以保证同步执行,避免资源被污染或预期结果不符. 线程锁存在两种状态: 锁定(locked)和非锁定(unlocked).

2.基本方法 :

3.使用示例 :

上述示例如果在不加锁的情况下, 将会出现打印顺序混乱的情况, 不过最终结果都是正确的, 因为即使线程交替执行, 但最终的结果都是一致.

B. 什么是线程（多线程），Python多线程的好处

几乎所有的操作系统都支持同时运行多个任务，一个任务通常就是一个程序，每一个运行中的程序就是一个进程。当一个程序运行时，内部可能包含多个顺序执行流，每一个顺序执行流就是一个线程。

线程和进程

几乎所有的操作系统都支持进程的概念，所有运行中的任务通常对应一个进程（Process）。当一个程序进入内存运行时，即变成一个进程。进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定的独立功能。进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

一般而言，进程包含如下三个特征：

独立性：进程是系统中独立存在的实体，它可以拥有自己的独立的资源，每一个进程都拥有自己的私有的地址空间。在没有经过进程本身允许的情况下，一个用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。

动态性：进程与程序的区别在于，程序只是一个静态的指令集合，而进程是一个正在系统中活动的指令集合。在进程中加入了时间的概念。进程具有自己的生命周期和各种不同的状态，在程序中是没有这些概念的。

并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，多个进程之间不会互相影响。

并发（Concurrency）和并行（Parallel）是两个概念，并行指在同一时刻有多条指令在多个处理器上同时执行；并发才旨在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。

大部分操作系统都支持多进程并发执行，现代的操作系统几乎都支持同时执行多个任务。例如，程序员一边开着开发工具在写程序，一边开着参考手册备查，同时还使用电脑播放音乐……除此之外，每台电脑运行时还有大量底层的支撑性程序在运行……这些进程看上去像是在同时工作。

但事实的真相是，对于一个 CPU 而言，在某个时间点它只能执行一个程序。也就是说，只能运行一个进程，CPU 不断地在这些进程之间轮换执行。那么，为什么用户感觉不到任何中断呢？

这是因为相对人的感觉来说，CPU 的执行速度太快了（如果启动的程序足够多，则用户依然可以感觉到程序的运行速度下降了）。所以，虽然 CPU 在多个进程之间轮换执行，但用户感觉到好像有多个进程在同时执行。

现代的操作系统都支持多进程的并发执行，但在具体的实现细节上可能因为硬件和操作系统的不同而采用不同的策略。比较常用的策略有：

共用式的多任务操作策略，例如 Windows 3.1 和 Mac OS 9 操作系统采用这种策略；

抢占式的多任务操作策略，其效率更高，目前操作系统大多采用这种策略，例如 Windows NT、Windows 2000 以及 UNIX/Linux 等操作系统。

多线程则扩展了多进程的概念，使得同一个进程可以同时并发处理多个任务。线程（Thread）也被称作轻量级进程（Lightweight Process），线程是进程的执行单元。就像进程在操作系统中的地位一样，线程在程序中是独立的、并发的执行流。

当进程被初始化后，主线程就被创建了。对于绝大多数的应用程序来说，通常仅要求有一个主线程，但也可以在进程内创建多个顺序执行流，这些顺序执行流就是线程，每一个线程都是独立的。

线程是进程的组成部分，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。线程可以拥有自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量，但不拥有系统资源，它与父进程的其他线程共享该进程所拥有的全部资源。因为多个线程共享父进程里的全部资源，因此编程更加方便；但必须更加小心，因为需要确保线程不会妨碍同一进程中的其他线程。

线程可以完成一定的任务，可以与其他线程共享父进程中的共享变量及部分环境，相互之间协同未完成进程所要完成的任务。

线程是独立运行的，它并不知道进程中是否还有其他线程存在。线程的运行是抢占式的，也就是说，当前运行的线程在任何时候都可能被挂起，以便另外一个线程可以运行。

一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发运行。

从逻辑的角度来看，多线程存在于一个应用程序中，让一个应用程序可以有多个执行部分同时执行，但操作系统无须将多个线程看作多个独立的应用，对多线程实现调度和管理，以及资源分配。线程的调度和管理由进程本身负责完成。

简而言之，一个程序运行后至少有一个进程，在一个进程中可以包含多个线程，但至少要包含一个主线程。

归纳起来可以这样说，操作系统可以同时执行多个任务，每一个任务就是一个进程，进程可以同时执行多个任务，每一个任务就是一个线程。

多线程的好处

线程在程序中是独立的、并发的执行流。与分隔的进程相比，进程中线程之间的隔离程度要小，它们共享内存、文件句柄和其他进程应有的状态

因为线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

线程比进程具有更高的性能，这是由于同一个进程中的线程都有共性多个线程共享同一个进程的虚拟空间。线程共享的环境包括进程代码段、进程的公有数据等，利用这些共享的数据，线程之间很容易实现通信。

操作系统在创建进程时，必须为该进程分配独立的内存空间，并分配大量的相关资源，但创建线程则简单得多。因此，使用多线程来实现并发比使用多进程的性能要高得多。

总结起来，使用多线程编程具有如下几个优点：

进程之间不能共享内存，但线程之间共享内存非常容易。

操作系统在创建进程时，需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程的代价则小得多。因此，使用多线程来实现多任务并发执行比使用多进程的效率高。

Python 语言内置了多线程功能支持，而不是单纯地作为底层操作系统的调度方式，从而简化了 Python 的多线程编程。

在实际应用中，多线程是非常有用的。比如一个浏览器必须能同时下载多张图片；一个 Web 服务器必须能同时响应多个用户请求；图形用户界面（GUI）应用也需要启动单独的线程，从主机环境中收集用户界面事件……总之，多线程在实际编程中的应用是非常广泛的。

C. python多线程thread.start_new_thread传参的问题

因为thread.start_new_thread(ssh_cmd,(3,))开的线程会和主线程一起结束，所以等不到执行print number 程序就结束了

D. python 怎么实现多线程的

线程也就是轻量级的进程，多线程允许一次执行多个线程，Python是多线程语言，它有一个多线程包，GIL也就是全局解释器锁，以确保一次执行单个线程，一个线程保存GIL并在将其传递给下一个线程之前执行一些操作，也就产生了并行执行的错觉。

E. Python中Thread类的start和run方法的区别

1） start：
用start方法来启动线程，真正实现了多线程运行，这时无需等待run方法体代码执行完毕而直接继续执行下面的代码。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程，这时此线程处于就绪（可运行）状态，并没有运行，一旦得到cpu时间片，就开始执行run()方法，这里方法 run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，Run方法运行结束，此线程随即终止。
2） run：
run()方法只是类的一个普通方法而已，如果直接调用Run方法，程序中依然只有主线程这一个线程，其程序执行路径还是只有一条，还是要顺序执行，还是要等待run方法体执行完毕后才可继续执行下面的代码，这样就没有达到写线程的目的。总结：调用start方法方可启动线程，而run方法只是thread的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。这两个方法应该都比较熟悉，把需要并行处理的代码放在run()方法中，start()方法启动线程将自动调用 run()方法，这是由jvm的内存机制规定的。并且run()方法必须是public访问权限，返回值类型为void.。

F. Python ThreadPoolExecutor 异常中止解决方案

通常情况，我们利用 Ctrl+C 让程序触发 KeyboardInterrupt 异常，中止程序运行。线程池方案下， Ctrl-C 失效，当线程池里的线程任务跑完后，才会触发 KeyboardInterrupt 。

上下文管理协议相当于隐性地省略了 threadPool.shutdown(wait=True) ，同时，程序正常执行完成或出现异常中断的时候，就会调用 __exit__() 方法，接下来进行异常中止的基础。

适用于 Django 等 WEB 应用框架，本身自带多线程，修改全局变量简单，但要注意线程安全。

程序运行中，只需 sign = 1 或者 exiting.set() ，worker 函数则跳过主要运算部分，剩余线程任务将迅速完成，变相达到中止多线程任务的目的。

提交给线程池的每个线程任务 task 加入 threadPool 中，方便后续对 task 进行操作。当 for 循环内的 task 全部提交后，线程会再后台运行，而进程运行至 while 中堵塞，直至 threadPool 中最后一个线程是否 .done() 。若进程堵塞在 while 中接收到 Ctrl+C 的 KeyboardInterrupt 异常，则从后往前取消 threadPool 中所有任务，达到中止目的。

G. 一文带你读懂Python线程

Python线程

进程有很多优点，它提供了多道编程，可以提高计算机CPU的利用率。既然进程这么优秀，为什么还要线程呢？其实，仔细观察就会发现进程还是有很多缺陷的。

主要体现在一下几个方面：

进程只能在一个时间做一个任务，如果想同时做两个任务或多个任务，就必须开启多个进程去完成多个任务。

进程在执行的过程中如果阻塞，例如等待输入，整个进程就会挂起，即使进程中有些工作不依赖于输入的数据，也将无法执行。

每个进程都有自己的独立空间，所以多进程的创建，销毁相比于多线程更加耗时，也更加占用系统资源。

进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位，每一个进程中至少有一个线程。

线程与进程的区别

可以归纳为以下4点：

1）地址空间：进程间相互独立的每个进程都有自己独立的内存空间，也就是说一个进程内的数据在另一个进程是不可见的。但同一进程中的各线程间数据是共享的。

2）通信：由于每个进程有自己独立的内存空间，所以进程间通信需要IPC，而进程内的数据对于多个线程来说是共享的，每个线程都可以访问，所以为了保证数据的一致性，需要使用锁。

3）调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

4）在多线程操作系统中，进程不是一个可执行的实体，它主要的功能是向操作系统申请一块内存空间，然后在内存空间中开线程来执行任务，相当于一个容器，容器中的线程才是真正的执行体。一个进程可以包含多个线程，而一个线程是不能包含进程的。因为进程是系统分配资源的最小单位，所以线程不能向操作系统申请自己的空间，但一个线程内可以包含多个线程。

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线程的特点：

在多线程的操作系统中，通常是在一个进程中包括多个线程，每个线程都是作为利用CPU的基本单位，是花费最小开销的实体。线程具有以下属性。

1）轻型实体

线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。

线程的实体包括程序、数据和TCB。线程是动态概念，它的动态特性由线程控制块TCB（Thread Control Block）描述。

2）独立调度和分派的基本单位。

在多线程OS中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很“轻”，故线程的切换非常迅速且开销小（在同一进程中的）。

3）共享进程资源。

在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的进程id，这意味着，线程可以访问该进程的每一个内存资源；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量机构等。由于同一个进程内的线程共享内存和文件，所以线程之间互相通信不必调用内核。

4）可并发执行

在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行；同样，不同进程中的线程也能并发执行，充分利用和发挥了处理机与外围设备并行工作的能力。

线程的实现可以分为两类：

用户级线程(User-Level Thread)和内核级线程(Kernel-Level Thread)，后者又称为内核支持的线程或轻量级进程。在多线程操作系统中，各个系统的实现方式并不相同，在有的系统中实现了用户级线程，有的系统中实现了内核级线程。

用户线程和内核线程的区别：

1、内核支持线程是OS内核可感知的，而用户级线程是OS内核不可感知的。

2、用户级线程的创建、撤消和调度不需要OS内核的支持，是在语言（如Java）这一级处理的；而内核支持线程的创建、撤消和调度都需OS内核提供支持，而且与进程的创建、撤消和调度大体是相同的。

3、用户级线程执行系统调用指令时将导致其所属进程被中断，而内核支持线程执行系统调用指令时，只导致该线程被中断。

4、在只有用户级线程的系统内，CPU调度还是以进程为单位，处于运行状态的进程中的多个线程，由用户程序控制线程的轮换运行；在有内核支持线程的系统内，CPU调度则以线程为单位，由OS的线程调度程序负责线程的调度。

5、用户级线程的程序实体是运行在用户态下的程序，而内核支持线程的程序实体则是可以运行在任何状态下的程序。

内核线程的优缺点：

优点：当有多个处理机时，一个进程的多个线程可以同时执行。

缺点：由内核进行调度。

用户线程的优缺点：

优点：

线程的调度不需要内核直接参与，控制简单。

可以在不支持线程的操作系统中实现。

创建和销毁线程、线程切换代价等线程管理的代价比内核线程少得多。

允许每个进程定制自己的调度算法，线程管理比较灵活。

线程能够利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多。

同一进程中只能同时有一个线程在运行，如果有一个线程使用了系统调用而阻塞，那么整个进程都会被挂起。另外，页面失效也会产生同样的问题。

缺点：

资源调度按照进程进行，多个处理机下，同一个进程中的线程只能在同一个处理机下分时复用。