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lock对象
原语锁是一种同步原语#xff0c;锁定时不属于特定线程。在Python中#xff0c;它是目前可用的最低级别的同步原语#xff0c;由_… python多线程程序设计 之二 线程同步机制lock对象acquirereleaselocked RLock对象条件变量条件变量应用实列实列代码 线程同步机制
lock对象
原语锁是一种同步原语锁定时不属于特定线程。在Python中它是目前可用的最低级别的同步原语由_thread扩展模块直接实现。
原始锁处于两种状态之一
“锁定”“解锁”
lock对象有两个基本方法acquire() 和release()。
当状态解锁时acquire()将状态更改为锁定并立即返回。当状态被锁定时acquire()会阻塞直到另一个线程中对release()的调用将其更改为解锁状态然后acquire()调用将其重置为锁定状态并返回。
release()方法只能在锁定状态下调用它将状态更改为解锁并立即返回。如果尝试释放未锁定的锁则会引发运行时错误。
当多个线程阻塞在 acquire() 中等待状态转为解锁状态时当调用 release() 将状态重置为解锁时只有一个线程继续执行哪一个等待线程继续进行是未定义的并且可能因实现而异。
所有方法均以原子方式执行。
acquire
acquire(blockingTrue, timeout-1) 获取锁阻塞或非阻塞。
当参数blocking为True默认值时acquire将阻塞直到锁解锁然后将其设置为锁定并返回True。
当参数blocking为 False时不阻塞返回 False否则将锁设置为锁定并返回 True。
当浮点参数timeout设置为正值时如果一直无法获取锁则最多会阻塞timeout指定的秒数。如果参数timeout是-1则 指定无限等待。当blocking为False时禁止指定参数timeout。
如果成功获取锁则返回值为 True否则返回值为 False。
release
release() 释放锁。这可以从任何线程调用而不仅仅是已获取锁的线程。
当锁被锁定时将其重置为解锁然后返回。如果任何其他线程在等待锁解锁时被阻塞则只允许其中一个线程继续进行。
当在未锁定的锁上调用时会引发 RuntimeError。
locked
locked()
如果已经获取了锁则返回True。
RLock对象
可重入锁是一种同步原语同一线程可以多次获取它。在内部除了原始锁使用的锁定/解锁状态之外它还使用“所属线程”和“递归级别”的概念。在锁定状态下某个线程拥有锁在解锁状态下没有线程拥有它。
线程调用锁的 acquire() 方法加锁并调用其 release() 方法解锁。
可重入锁支持上下文管理协议因此建议使用with而不是手动调用acquire()和release()来处理代码块的锁获取和释放。
RLock 的 acquire()/release() 调用对可以嵌套这与 Lock 的 acquire()/release() 不同。只有最后的release()最外层对的release()将锁重置为解锁状态并允许在acquire()中阻塞的另一个线程继续进行。
acquire()/release() 必须成对使用每次获取都必须在已获取锁的线程中释放一次。未能多次调用释放来获取锁可能会导致死锁。
条件变量
条件变量总是与某种类型的锁相关联锁可以作为参数传入也可以默认创建一个。当多个条件变量必须共享同一锁时传入一个很有用。锁是条件对象的一部分所以不必单独跟踪它。
条件变量遵循上下文管理协议使用 with 语句在封闭块的持续时间内获取关联的锁。 acquire() 和release() 方法也会调用关联锁的相应方法。
该类的其他方法必须与相关联的锁一起调用。
wait()方法释放锁然后阻塞直到另一个线程通过调用notify()或notify_all()唤醒它。一旦被唤醒wait()重新获取锁并返回。还可以指定超时。notify() 方法会唤醒等待条件变量的线程之一。 notify_all() 方法唤醒所有等待条件变量的线程。
notify()和notify_all()方法不会释放锁这意味着被唤醒的一个或多个线程不会立即从其 wait() 调用中返回而是仅在调用 notify() 或 notify_all() 的线程最终释放锁所有权时唤醒的线程才能返回。
使用条件变量的典型编程风格使用锁来同步对某些共享状态的访问对特定状态更改感兴趣的线程会重复调用 wait() 直到看到所需的状态而修改状态的线程在以可能的方式更改状态时调用 notification() 或 notify_all()而这个状态正是某个等待的线程期望的状态。
threading.Condition(lockNone) 此类实现条件变量对象。条件变量允许一个或多个线程等待直到收到另一线程的通知。
如果给出了锁参数而不是 None则它必须是 Lock 或 RLock 对象并且它被用作底层锁。否则将创建一个新的 RLock 对象并将其用作基础锁。
条件变量应用实列
这个实列演示生产者/消费者程序模型如何使用条件变量同步多线程程序运行。
通过下列的命令行 python multi_thread_app.py 0.5 0.1 你将看到下列的显示 get wait in_ndx: 0 out_ndx: 0 说明消费者处于饥饿状态通过等待实现与生产者同步。
通过下列的命令行 python multi_thread_app.py 0.1 0.5 你将看到大量下列的显示 put wait in_ndx: 1 out_ndx: 0 说明生产者处于等待状态通过等待实现与消费者同步。
实列代码
下列代码使用条件变量实现一个循环数组队列。
当队列空时取数据线程等待当队列满时存数据线程等待
from threading import *
from queue import *lock Lock()
cv Condition(lock)Q_SIZE 6
q [x for x in range(Q_SIZE)]
in_ndx 0
out_ndx 0lock_full Lock()
cv_full Condition(lock_full)def q_avail():global in_ndx, out_ndxif out_ndx in_ndx:return Falsereturn Truedef q_full():global in_ndx, out_ndxif (out_ndx 1) % Q_SIZE in_ndx:return Truereturn Falsedef q_get():global in_ndx, out_ndxwith cv:while not q_avail():print(get wait in_ndx: {0} out_ndx: {1}.format(in_ndx, out_ndx))cv.wait()v q[in_ndx]in_ndx (in_ndx 1) % Q_SIZEwith cv_full:cv_full.notify()return vdef q_put(v):global in_ndx, out_ndxwith cv_full:while q_full():print(put wait in_ndx: {0} out_ndx: {1}.format(in_ndx, out_ndx))cv_full.wait()with cv:out_ndx (out_ndx 1) % Q_SIZEq[out_ndx] vcv.notify()
下面代码展示生产者/消费者程序模型它调用上述的循环队列。
import signal
import sys
import time
import randomfrom threading import *
from cond_vars import *def signal_handler(sig, frame):print(You pressed CtrlC!)sys.exit(0)signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)class Consumer(Thread):def __init__(self, delay_s):super(Consumer,self).__init__()self.delay_s delay_sprint(Consumer)def run(self):while True:v q_get()time.sleep(self.delay_s)class Producer(Thread):def __init__(self, delay_s):super(Producer, self).__init__()self.delay_s delay_s;print(Producer) def run(self):while True: v_list random.sample(range(1, 5000), 10)for v in range(len(v_list)):time.sleep(self.delay_s)q_put(v_list[v])if __name__ __main__:print(Here)count len(sys.argv)if ( count 1):consumer_delay 0.1producer_delay 0.1elif (count 2):producer_delay float(sys.argv[1])consumer_delay 0.1elif (count 3):producer_delay float(sys.argv[1])consumer_delay float(sys.argv[2])print(consumer delay: {0} seconds.format(consumer_delay))print(producer delay: {0} seconds.format(producer_delay))t1 Producer(producer_delay);t2 Consumer(consumer_delay)t1.start()t2.start()t1.join()t2.join()
