Python多執行緒之_thread與threading模組

Python 多執行緒之_thread 與threading 模組

在Python 程式中，多執行緒的應用程式會建立一個函式，來執行需要重複執行多次的程式程式碼，然後建立一個執行緒執行該函式。一個執行緒是一個應用程式單元，用於在後臺並行執行多個耗時的動作。

在多執行緒的應用程式中，每一個執行緒的執行時間等於應用程式所花的CPU 時間除以執行緒的數目。因為執行緒彼此之間會分享資料，所以在更新資料之前，必須先將程式程式碼鎖定，如此所有的執行緒才能同步。

Python 程式至少有一個執行緒，這就是主執行緒，程式在啟動後由Python 直譯器負責建立主執行緒，在程式結束後由Python 直譯器負責停止主執行緒。

在多執行緒中，主執行緒負責其他執行緒的啟動、掛起、停止等操作。其他執行緒被稱為子執行緒。Python 提供了兩個多執行緒模組，即_thread 和threading 。_thread 模組提供低階的介面，用於支援小型的程式執行緒；threading 模組則以thread 模組為基礎，提供高+級的介面。推薦使用threading 模組。

除了_thread 模組與threading 模組之外，早期Python 版本還有一個queue 模組。queue 模組內的queue 類可以在多個執行緒中安全地移動Python 物件。在Python 3 中，thread 模組已被廢棄，使用者可以使用threading 模組代替。所以，在Python 3 中不能再使用thread 模組。為了相容性，Python 3 將thread 重新命名為_thread 。

_thread 模組

Python 中使用執行緒的方式有兩種：函式或者用類來包裝執行緒物件。例如呼叫_thread 模組中的start_new_thread() 函式來產生新執行緒。其語法如下：

_thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

該函式的引數如下：

（1 ）function ：執行緒的函式名稱。

（2 ）args ：傳遞給執行緒函式的引數，必須是元組型別。

（3 ）kwargs ：關鍵字引數，是可選引數。

_thread 模組中其他的函式如下：

（1 ）_thread.allocate_lock() ：建立並返回一個lckobj 物件。lckobj 物件有以下3 個方法：

l   lckobj.acquire([flag]) ：用來捕獲一個lock 。

l   lcjobj.release() ：釋放lock 。

l   lckobj.locked() ：若物件成功鎖定，則返回True ；否則返回False 。

（2 ）_thread.exit() ：丟擲一個SystemExit ，以終止執行緒的執行。它與sys.exit() 函式相同。

（3 ）_thread.get_ident() ：讀取目前執行緒的識別碼。

【例15.1 】使用_thread 模組建立多執行緒（原始碼\ch15\15.1.py ）

import _thread
import time
 
# 為執行緒定義一個函式
def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print ("%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) ))
 
# 建立兩個執行緒
try:
   _thread.start_new_thread( print_time, ("執行緒1", 2, ) )
   _thread.start_new_thread( print_time, ("執行緒2", 4, ) )
except:
   print ("Error: 無法啟動執行緒")
 
while 1:
   pass

儲存並執行程式，輸出結果如下：

執行緒1: Wed Jan  5 11:51:45 2022
執行緒2: Wed Jan  5 11:51:47 2022
執行緒1: Wed Jan  5 11:51:48 2022
執行緒1: Wed Jan  5 11:51:50 2022
執行緒2: Wed Jan  5 11:51:51 2022
執行緒1: Wed Jan  5 11:51:52 2022
執行緒1: Wed Jan  5 11:51:54 2022
執行緒2: Wed Jan  5 11:51:56 2022
執行緒2: Wed Jan  5 11:52:00 2022
執行緒2: Wed Jan  5 11:52:04 2022

執行以上執行緒後可以按組合鍵Ctrl+C 退出。

模組

threading 模組的函式如下：

（1 ）threading.activeCount() ：返回活動中的執行緒物件數目。

（2 ）threading.currentThread() ：返回目前控制中的執行緒物件。

（3 ）threading.enumerate() ：返回活動中的執行緒物件列表。

每一個threading.Thread 類物件都有以下方法：

（1 ）threadobj.start() ：執行run() 方法。

（2 ）threadobj.run() ：此方法被start() 方法呼叫。

（3 ）threadobj.join([timeout]) ：此方法等待執行緒結束。timeout 的單位是秒。

（4 ）threadobj.isAlive () ：返回執行緒是否是活動的。

（5 ）threadobj.getName() ：返回執行緒名。

（6 ）threadobj.setName() ：設定執行緒名。

下面的示例直接從threading.Thread 類繼承建立一個新的子類，並例項化後呼叫start() 方法啟動新執行緒，即它呼叫了執行緒的run() 方法。

【例15.2 】使用threading 模組建立多執行緒（原始碼\ch15\15.2.py ）。

import threading
import time
 
exitFlag = 0
 
class myThread (threading.Thread):
    def __init__(self, threadID, name, counter):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.threadID = threadID
        self.name = name
        self.counter = counter
    def run(self):
        print ("開始執行緒：" + self.name)
        print_time(self.name, self.counter, 5)
        print ("退出執行緒：" + self.name)
 
def print_time(threadName, delay, counter):
    while counter:
        if exitFlag:
            threadName.exit()
        time.sleep(delay)
        print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
        counter -= 1
 
# 建立新執行緒
thread1 = myThread(1, "執行緒1", 1)
thread2 = myThread(2, "執行緒2", 2)
 
# 開啟新執行緒
thread1.start()
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
print ("退出主執行緒")

儲存並執行程式，輸出結果如下：

開始執行緒：執行緒1開始執行緒：執行緒2
 
執行緒1: Wed Jan  5 12:02:38 2022
執行緒2: Wed Jan  5 12:02:39 2022執行緒1: Wed Jan  5 12:02:39 2022
 
執行緒1: Wed Jan  5 12:02:40 2022
執行緒2: Wed Jan  5 12:02:41 2022執行緒1: Wed Jan  5 12:02:41 2022
 
執行緒1: Wed Jan  5 12:02:42 2022
退出執行緒：執行緒1
執行緒2: Wed Jan  5 12:02:43 2022
執行緒2: Wed Jan  5 12:02:45 2022
執行緒2: Wed Jan  5 12:02:47 2022
退出執行緒：執行緒2
退出主執行緒

 

本文節選自《 Python 程式設計從零開始學（影片教學版） 》，內容釋出獲得作者和出版社授權。