Python多线程总结

Python013

Python多线程总结,第1张

在实际处理数据时,因系统内存有限,我们不可能一次把所有数据都导出进行操作,所以需要批量导出依次操作。为了加快运行,我们会采用多线程的方法进行数据处理, 以下为我总结的多线程批量处理数据的模板:

主要分为三大部分:

共分4部分对多线程的内容进行总结。

先为大家介绍线程的相关概念:

在飞车程序中,如果没有多线程,我们就不能一边听歌一边玩飞车,听歌与玩 游戏 不能并行;在使用多线程后,我们就可以在玩 游戏 的同时听背景音乐。在这个例子中启动飞车程序就是一个进程,玩 游戏 和听音乐是两个线程。

Python 提供了 threading 模块来实现多线程:

因为新建线程系统需要分配资源、终止线程系统需要回收资源,所以如果可以重用线程,则可以减去新建/终止的开销以提升性能。同时,使用线程池的语法比自己新建线程执行线程更加简洁。

Python 为我们提供了 ThreadPoolExecutor 来实现线程池,此线程池默认子线程守护。它的适应场景为突发性大量请求或需要大量线程完成任务,但实际任务处理时间较短。

其中 max_workers 为线程池中的线程个数,常用的遍历方法有 map 和 submit+as_completed 。根据业务场景的不同,若我们需要输出结果按遍历顺序返回,我们就用 map 方法,若想谁先完成就返回谁,我们就用 submit+as_complete 方法。

我们把一个时间段内只允许一个线程使用的资源称为临界资源,对临界资源的访问,必须互斥的进行。互斥,也称间接制约关系。线程互斥指当一个线程访问某临界资源时,另一个想要访问该临界资源的线程必须等待。当前访问临界资源的线程访问结束,释放该资源之后,另一个线程才能去访问临界资源。锁的功能就是实现线程互斥。

我把线程互斥比作厕所包间上大号的过程,因为包间里只有一个坑,所以只允许一个人进行大号。当第一个人要上厕所时,会将门上上锁,这时如果第二个人也想大号,那就必须等第一个人上完,将锁解开后才能进行,在这期间第二个人就只能在门外等着。这个过程与代码中使用锁的原理如出一辙,这里的坑就是临界资源。 Python 的 threading 模块引入了锁。 threading 模块提供了 Lock 类,它有如下方法加锁和释放锁:

我们会发现这个程序只会打印“第一道锁”,而且程序既没有终止,也没有继续运行。这是因为 Lock 锁在同一线程内第一次加锁之后还没有释放时,就进行了第二次 acquire 请求,导致无法执行 release ,所以锁永远无法释放,这就是死锁。如果我们使用 RLock 就能正常运行,不会发生死锁的状态。

在主线程中定义 Lock 锁,然后上锁,再创建一个子 线程t 运行 main 函数释放锁,结果正常输出,说明主线程上的锁,可由子线程解锁。

如果把上面的锁改为 RLock 则报错。在实际中设计程序时,我们会将每个功能分别封装成一个函数,每个函数中都可能会有临界区域,所以就需要用到 RLock 。

一句话总结就是 Lock 不能套娃, RLock 可以套娃; Lock 可以由其他线程中的锁进行操作, RLock 只能由本线程进行操作。

多线程能让你像运行一个独立的程序一样运行一段长代码。这有点像调用子进程(subprocess),不过区别是你调用shu的是一个函数或者一个类,而不是独立的程序。

程基本上是一个独立执行流程。单个进程可以由多个线程组成。程序中的每个线程都执行特定的任务。例如,当你在电脑上玩游戏时,比如说国际足联,整个游戏是一个单一的过程。,但它由几个线程组成,负责播放音乐、接收用户的输入、同步运行对手等。所有这些都是单独的线程,负责在同一个程序中执行这些不同的任务。

每个进程都有一个始终在运行的线程。这是主线。这个主线程实际上创建子线程对象。子线程也由主线程启动。

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。