彻底理解 Python 中的线程机制

后端

2023-10-30 16:34:03

Python 中的线程机制：开启并发编程的大门

Python 中的线程机制是解锁并发编程潜力的强大工具。通过允许多个任务同时运行，你可以大幅提升程序效率，充分利用计算机的处理能力。深入了解线程机制，让你成为一名出色的并发编程大师。

初始线程和线程阻塞

Python 程序启动时，会自动创建主线程，负责执行程序入口函数。主线程可以创建子线程，并行执行任务。

线程阻塞是指线程无法继续执行的情况，通常发生在等待其他线程释放锁或等待 I/O 操作完成时。了解线程阻塞有助于避免程序死锁。

GIL 和并发

Python 使用全球解释器锁 (GIL) 机制来协调线程执行。GIL 确保同一时刻只有一个线程执行 Python 字节码，这简化了编程，但限制了并行性。

同步与互斥锁

为避免数据竞争，Python 提供同步机制，如互斥锁。互斥锁允许一次只有一个线程访问共享变量，防止数据混乱。理解同步机制对于确保多线程程序的正确性至关重要。

线程编程技巧

掌握多线程编程技巧对于避免常见问题至关重要。这些技巧包括：

避免数据竞争： 使用同步机制保护共享变量的访问。
避免死锁： 小心管理锁的使用，避免循环等待。
避免线程饥饿： 使用线程优先级或其他机制确保每个线程获得公平的执行时间。

代码示例：

import threading

# 创建一个共享变量
shared_variable = 0

# 创建一个互斥锁
lock = threading.Lock()

# 创建两个线程
thread1 = threading.Thread(target=increment_shared_variable)
thread2 = threading.Thread(target=increment_shared_variable)

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待线程完成
thread1.join()
thread2.join()

# 打印最终结果
print(shared_variable)  # 输出：20000

# 定义线程任务
def increment_shared_variable():
    global shared_variable
    for i in range(10000):
        # 获取锁
        lock.acquire()
        shared_variable += 1
        # 释放锁
        lock.release()