threading 多執行緒控制和處理

threading通過對thread模組進行二次封裝，提供了更方便的API來操作執行緒。

threading.Thread
    Thread是threading模組中最重要的類之一，可以使用它來建立執行緒。有兩種方式來建立執行緒：一種是通過繼承Thread類，重寫它的run方法；另一種是建立一個threading.Thread物件，在它的初始化函式（__init__）中將可呼叫物件作為引數傳入。下面分別舉例說明。先來看看通過繼承 threading.Thread類來建立執行緒的例子：
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#coding=gbk  
import threading, time, random
count = 0  
class Counter(threading.Thread):
    def __init__(self, lock, threadName):
        ''' 初始化物件。
         
        @param lock: 瑣物件。 
        @param threadName: 執行緒名稱。
        '''
        super(Counter, self).__init__(name = threadName) # 注意：一定要顯式的呼叫父類的初始化函式。
        self.lock = lock  
      
    def run(self):  
        '''重寫父類run方法，線上程啟動後執行該方法內的程式碼。 
        '''
        global count
        self.lock.acquire()
        for i in xrange(10000):
            count = count + 1
        self.lock.release()
       
lock = threading.Lock()
for i in range(5):
    Counter(lock, "thread-" + str(i)).start()  
time.sleep(2) # 確保執行緒都執行完畢  
print count

在程式碼中，我們建立了一個Counter類，它繼承了threading.Thread。初始化函式接收兩個引數，一個是瑣物件，另一個是執行緒的名稱。在Counter中，重寫了從父類繼承的run方法，run方法將一個全域性變數逐一的增加10000。在接下來的程式碼中，建立了五個 Counter物件，分別呼叫其start方法。最後列印結果。這裡要說明一下run方法 和start方法: 它們都是從Thread繼承而來的，run()方法將線上程開啟後執行，可以把相關的邏輯寫到run方法中（通常把run方法稱為活動[Activity]。）；start()方法用於啟動執行緒。
再看看另外一種建立執行緒的方法：

import threading, time, random
count = 0
lock = threading.Lock()
def doAdd():
    '''將全域性變數count 逐一的增加10000。
    '''
    global count, lock
    lock.acquire()
    for i in xrange(10000):
        count = count + 1
    lock.release()
for i in range(5):
    threading.Thread(target = doAdd, args = (), name = 'thread-' + str(i)).start()
time.sleep(2) # 確保執行緒都執行完畢
print count

　　在這段程式碼中，我們定義了方法doAdd，它將全域性變數count 逐一的增加10000。然後建立了5個Thread物件，把函式物件doAdd 作為引數傳給它的初始化函式，再呼叫Thread物件的start方法，執行緒啟動後將執行doAdd函式。這裡有必要介紹一下 threading.Thread類的初始化函式原型：
def __init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})
　　引數group是預留的，用於將來擴充套件；
　　引數target是一個可呼叫物件（也稱為活動[activity]），線上程啟動後執行；
　　引數name是執行緒的名字。預設值為“Thread-N“，N是一個數字。
　　引數args和kwargs分別表示呼叫target時的引數列表和關鍵字引數。

Thread類還定義了以下常用方法與屬性：
    Thread.getName()
    Thread.setName()
    Thread.name
　　用於獲取和設定執行緒的名稱。

Thread.ident
　　獲取執行緒的識別符號。執行緒識別符號是一個非零整數，只有在呼叫了start()方法之後該屬性才有效，否則它只返回None。

Thread.is_alive()
Thread.isAlive()
　　判斷執行緒是否是啟用的（alive）。從呼叫start()方法啟動執行緒，到run()方法執行完畢或遇到未處理異常而中斷 這段時間內，執行緒是啟用的。

Thread.join([timeout])
　　呼叫Thread.join將會使主調執行緒堵塞，直到被呼叫執行緒執行結束或超時。引數timeout是一個數值型別，表示超時時間，如果未提供該引數，那麼主調執行緒將一直堵塞到被調執行緒結束。下面舉個例子說明join()的使用：

import threading, time
def doWaiting():
    print 'start waiting:', time.strftime('%H:%M:%S')
    time.sleep(3)
    print 'stop waiting', time.strftime('%H:%M:%S')
thread1 = threading.Thread(target = doWaiting)  
thread1.start()
time.sleep(1)  #確保執行緒thread1已經啟動
print 'start join'
thread1.join()  #將一直堵塞，直到thread1執行結束。
print 'end join'

threading.RLock和threading.Lock
　　在threading模組中，定義兩種型別的瑣：threading.Lock和threading.RLock。它們之間有一點細微的區別，通過比較下面兩段程式碼來說明：

import threading
lock = threading.Lock() #Lock物件
lock.acquire()
lock.acquire() # 產生了死瑣。
lock.release()
lock.release()

import threading  
rLock = threading.RLock()  #RLock物件  
rLock.acquire()  
rLock.acquire() #在同一執行緒內，程式不會堵塞。  
rLock.release()  
rLock.release() 

這兩種瑣的主要區別是：RLock允許在同一執行緒中被多次acquire。而Lock卻不允許這種情況。注意：如果使用RLock，那麼acquire和release必須成對出現，即呼叫了n次acquire，必須呼叫n次的release才能真正釋放所佔用的瑣。

threading.Condition
　　可以把Condiftion理解為一把高階的瑣，它提供了比Lock, RLock更高階的功能，允許我們能夠控制複雜的執行緒同步問題。threadiong.Condition在內部維護一個瑣物件（預設是RLock），可以在建立Condigtion物件的時候把瑣物件作為引數傳入。Condition也提供了acquire, release方法，其含義與瑣的acquire, release方法一致，其實它只是簡單的呼叫內部瑣物件的對應的方法而已。Condition還提供瞭如下方法(特別要注意：這些方法只有在佔用瑣 (acquire)之後才能呼叫，否則將會報RuntimeError異常。)：

Condition.wait([timeout]): 
　　wait方法釋放內部所佔用的瑣，同時執行緒被掛起，直至接收到通知被喚醒或超時（如果提供了timeout引數的話）。當執行緒被喚醒並重新佔有瑣的時候，程式才會繼續執行下去。

Condition.notify():
　　喚醒一個掛起的執行緒（如果存在掛起的執行緒）。注意：notify()方法不會釋放所佔用的瑣。

Condition.notify_all()
Condition.notifyAll()
　　喚醒所有掛起的執行緒（如果存在掛起的執行緒）。注意：這些方法不會釋放所佔用的瑣。

　　現在寫個捉迷藏的遊戲來具體介紹threading.Condition的基本使用。假設這個遊戲由兩個人來玩，一個藏(Hider)，一個找 (Seeker)。遊戲的規則如下：1. 遊戲開始之後，Seeker先把自己眼睛蒙上，蒙上眼睛後，就通知Hider；2. Hider接收通知後開始找地方將自己藏起來，藏好之後，再通知Seeker可以找了； 3. Seeker接收到通知之後，就開始找Hider。Hider和Seeker都是獨立的個體，在程式中用兩個獨立的執行緒來表示，在遊戲過程中，兩者之間的行為有一定的時序關係，我們通過Condition來控制這種時序關係。

#coding=utf-8
import threading, time
class Hider(threading.Thread):  
    def __init__(self, cond, name):
        super(Hider, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
      
    def run(self):  
        time.sleep(1) # 確保先執行Seeker中的方法
          
        self.cond.acquire()
        print self.name + ': I have already closed my eyes'
        self.cond.notify()
        self.cond.wait()
        print self.name + ': I found you ~_~'
        self.cond.notify()
        self.cond.release()
        print self.name + ': You lose, I win'
          
class Seeker(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Seeker, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
    def run(self):
        self.cond.acquire()  
        self.cond.wait() # 釋放對瑣的佔用，同時執行緒掛起在這裡，直到被notify並重新佔有瑣。
        print self.name + ': I am ready, come and find me'
        self.cond.notify()
        self.cond.wait()
        self.cond.release()
        print self.name + ': You got it, ai~~~'
          
cond = threading.Condition()
seeker = Seeker(cond, 'seeker')
hider = Hider(cond, 'hider')
seeker.start()
hider.start()

threading.Event
　　Event實現與Condition類似的功能，不過比Condition簡單一點。它通過維護內部的識別符號來實現執行緒間的同步問題。（threading.Event和.NET中的System.Threading.ManualResetEvent類實現同樣的功能。）

Event.wait([timeout])
　　堵塞執行緒，直到Event物件內部標識位被設為True或超時（如果提供了引數timeout）。

Event.set()
　　將標識位設為Ture

Event.clear()
　　將標識伴設為False。

Event.isSet()
　　判斷標識位是否為Ture。

下面使用Event來實現捉迷藏的遊戲(可能用Event來實現不是很形象)

#coding=utf-8
#---- Event
#---- 捉迷藏的遊戲
import threading, time
class Hider(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Hider, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
      
    def run(self):
        time.sleep(1) # 確保先執行Seeker中的方法
        print self.name + ': I have already closed my eyes'
        self.cond.set()
        time.sleep(1)
        self.cond.wait()
        print self.name + ': I found you ~_~'
        self.cond.set()                
        print self.name + ': You lose, I win'
          
class Seeker(threading.Thread):
    def __init__(self, cond, name):
        super(Seeker, self).__init__()
        self.cond = cond
        self.name = name
    def run(self):  
        self.cond.wait()            
        print self.name + ': I am ready, come and find me'
        self.cond.set()
        time.sleep(1)
        self.cond.wait()                 
        print self.name + ': You got it, ai~~~'
          
cond = threading.Event()  
seeker = Seeker(cond, 'seeker')
hider = Hider(cond, 'hider')
seeker.start()
hider.start()

threading.Timer
　　threading.Timer是threading.Thread的子類，可以在指定時間間隔後執行某個操作。下面是Python手冊上提供的一個例子：

def hello():
    print "hello, world"
   
t = Timer(3, hello)
t.start() # 3秒鐘之後執行hello函式。

threading模組中還有一些常用的方法沒有介紹：

threading.active_count()
threading.activeCount()
　　獲取當前活動的(alive)執行緒的個數。

threading.current_thread()
threading.currentThread()
 　　獲取當前的執行緒物件（Thread object）。

threading.enumerate()
 　　獲取當前所有活動執行緒的列表。

threading.settrace(func)
　　設定一個跟蹤函式，用於在run()執行之前被呼叫。

threading.setprofile(func)
　　設定一個跟蹤函式，用於在run()執行完畢之後呼叫。