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      python多线程threading.Lock锁用法实例

      时间:2023-12-17

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                下面是详细讲解“python多线程threading.Lock锁用法实例”的完整攻略。

                1. 什么是线程锁

                多线程程序中,多个线程同时访问同一个共享变量时,可能导致数据错误或异常行为。线程锁可以解决这个问题,它确保了同时只有一个线程可以访问共享资源。

                2. threading.Lock

                Python 标准库中提供了 threading 模块,其中有一个 Lock 类,可以用于实现线程锁。

                Lock.acquire() 获取锁,如果锁已经被其他线程占用,则阻塞;如果锁未被占用,则将其占用。

                Lock.release() 释放锁,如果锁未被占用,则抛出异常。

                下面是一个简单的 Lock 使用示例:

                import threading
                
                counter = 0
                lock = threading.Lock()
                
                def worker():
                    global counter
                    lock.acquire()
                    for i in range(100000):
                        counter += 1
                    lock.release()
                
                threads = []
                for i in range(10):
                    t = threading.Thread(target=worker)
                    threads.append(t)
                
                for t in threads:
                    t.start()
                
                for t in threads:
                    t.join()
                
                print(counter)
                

                在上面的示例中,我们定义了一个 counter 变量,多个线程会同时访问这个变量。为了保证正确性,我们使用了一个 Lock 对象来同步多个线程对 counter 变量的访问。在 worker 函数中,我们首先获取锁,然后对 counter 进行加一操作,最后释放锁。这样可以保证同一时间只有一个线程对 counter 进行加一操作。

                3. 另一个 Lock 实例

                下面是另一个 Lock 使用示例,它可以模拟一个读写锁的行为。读写锁是一种特殊的锁,它允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入共享资源。

                import threading
                
                class RWLock:
                    def __init__(self):
                        self._read_lock = threading.Lock()
                        self._write_lock = threading.Lock()
                        self._read_count = 0
                
                    def acquire_read(self):
                        self._read_lock.acquire()
                        self._read_count += 1
                        if self._read_count == 1:
                            self._write_lock.acquire()
                        self._read_lock.release()
                
                    def release_read(self):
                        self._read_lock.acquire()
                        self._read_count -= 1
                        if self._read_count == 0:
                            self._write_lock.release()
                        self._read_lock.release()
                
                    def acquire_write(self):
                        self._write_lock.acquire()
                
                    def release_write(self):
                        self._write_lock.release()
                
                counter = 0
                rwlock = RWLock()
                
                def reader():
                    global counter
                    rwlock.acquire_read()
                    print('read:', counter)
                    rwlock.release_read()
                
                def writer():
                    global counter
                    rwlock.acquire_write()
                    counter += 1
                    print('write:', counter)
                    rwlock.release_write()
                
                threads = []
                for i in range(10):
                    t = threading.Thread(target=reader)
                    threads.append(t)
                
                t = threading.Thread(target=writer)
                threads.append(t)
                
                for t in threads:
                    t.start()
                
                for t in threads:
                    t.join()
                
                print(counter)
                

                在上面的示例中,我们定义了一个 RWLock 类,它包含了两个 Lock 对象,一个用于读操作,一个用于写操作。在一个线程进行写操作时,会获取写锁,此时其他线程无法读或写,直到写操作完成并释放锁。在多个线程进行读操作时,会获取读锁,读操作可以同时进行,直到最后一个读操作完成并释放读锁时,写操作才能进行。

                4. 总结

                在多线程程序中,线程锁是非常重要的。Python 标准库提供了 threading.Lock 类,可以很方便地实现线程锁。在实际应用中,线程锁的应用非常广泛,比如实现计数器、队列、缓存等。因此,掌握线程锁的使用方法对于编写高效、正确的多线程程序非常有必要。

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