詳細(xì)講解Python線程應(yīng)用程序操作
Python線程應(yīng)用程序中的提供的低級的線程控制工具有thread module，一些為了簡化多線程應(yīng)用的開發(fā)程序員，用Python語言在thread的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個高級的線程控制庫——threading。
在這一節(jié)中，我們將剖析threading的具體實(shí)現(xiàn)。在剖析threading的具體實(shí)現(xiàn)之前，我們先來看看threading是如何使用的。我們知道通過threading.Thread創(chuàng)建多線程，有兩個階段，第一階段是調(diào)用threading.Thread.start，而第二階段是在threading.Thread.start中調(diào)用threading.Thread.run。
當(dāng)處于第一階段時，還沒有調(diào)用thread.start_new_thread創(chuàng)建原生子線程，這時候線程記錄在_limbo中。由于沒有創(chuàng)建子線程，所以現(xiàn)在沒有線程id，記錄的方式為_limbo[thread] = thread。
在第二階段，已經(jīng)成功地調(diào)用thread. start_new_thread創(chuàng)建了原生子線程，這時將從_limbo中刪除子線程，而將子線程記錄到_active中，記錄的方式為_active[thread_id] = thread。可見。
Python這兩個dict分別維護(hù)了已經(jīng)創(chuàng)建和等待創(chuàng)建的子線程集合。對這兩個dict的訪問_active_limbo_ lock的保護(hù)之下進(jìn)行。在threading module中，提供了列舉當(dāng)前所有子線程的操作：threading. enumerate。這個操作很簡單，就是將_active和_limbo中維護(hù)的線程集合的信息輸出。
在thread module中，Python提供了用戶級的線程同步工具：Lock對象。而在threading module中，Python提供了不同的用于線程同步的工具。以簡化Python線程應(yīng)用程序序。這些threading中的線程同步工具實(shí)際上都是建立在thread所提供的Lock對象的基礎(chǔ)上的。
通過調(diào)用threading.Lock，我們就可以創(chuàng)建一個thread中的Lock對象，如前面所描述的，在這個對象上，我們可以進(jìn)行acquire、release等操作。在threading中的其他線程同步工具都是在這個Lock對象的基礎(chǔ)上，下面我們將對這些線程同步工具做一個概述性的介紹，具體的實(shí)現(xiàn)請讀者參閱threading.py。
RLock對象是Lock對象的一個變種，其內(nèi)部維護(hù)著一個Lock對象，但是它是一種可重入的Lock。一般地，對于Lock對象而言，如果一個線程連續(xù)兩次進(jìn)行acquire操作。那么由于第一次acquire之后沒有release，第二次acquire將掛起線程，這將直接導(dǎo)致Lock對象永遠(yuǎn)不會release，因此線程死鎖。
RLock對象允許一個線程多次對其進(jìn)行acquire操作，因?yàn)樵谄鋬?nèi)部通過一個counter變量維護(hù)著線程acquire的次數(shù)。而且每一次的acquire操作必須有一個release操作與之對應(yīng)，在所有的release操作都完成之后，別的線程才能申請?jiān)揜Lock對象。
Python線程應(yīng)用程序對象是對Lock對象的包裝，在創(chuàng)建Condition對象時，其構(gòu)造函數(shù)需要一個Lock對象作為參數(shù)，如果沒有這個Lock對象參數(shù)，Condition將在內(nèi)部自行創(chuàng)建一個Rlock對象。
在Condition對象上，當(dāng)然也可以調(diào)用acquire和release操作，因?yàn)閮?nèi)部的Lock對象本身就支持這些操作。但是Condition的價值在于其提供的wait和notify的語義。假設(shè)有Condition對象C，當(dāng)線程A調(diào)用C.wait()時，線程A將釋放C中的Lock對象，并進(jìn)入阻塞狀態(tài)。
直到有別的線程調(diào)用C.notify()，A才會重新通過acquire申請C中的Lock對象，并退出wait操作。Semaphore對象內(nèi)部維護(hù)著一個Condition對象，對于管理一組共享資源非常有用。Lock對象可以保護(hù)一個共享資源，但是假如我們有一個共享資源池，其中有5個共享資源A。
這意味著可以有5個線程同時自由地訪問這些資源，然而如果使用Lock來對共享資源進(jìn)行保護(hù)的話，所有的線程都將互斥，這使得有4個資源A被浪費(fèi)了。Semaphore正是在Condition的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的對共享資源池進(jìn)行保護(hù)的線程同步機(jī)制。Semaphore提供了兩個操作：acquire和release，都具有與Lock相同的語義。
當(dāng)線程調(diào)用Semaphore. acquire時，如果共享資源池中還有剩余的A時，線程就會繼續(xù)執(zhí)行；而如果資源池中已經(jīng)沒有任何資源存在了，線程就會將自身掛起，直到別的線程調(diào)用Semaphore.release釋放一個資源。
與Semaphore類似，Event對象實(shí)際上也是對Condition對象的一種包裝，只是提供了獨(dú)有的set和wait語義。Event類的代碼很簡單，有興趣的讀者可以參考threading.py。在thread3.py中我們看到，threading中一個關(guān)鍵的組件是threading.Thread，在這一節(jié)中我們來看一看它的具體實(shí)現(xiàn)。在threading.Thread的實(shí)現(xiàn)中，你會發(fā)現(xiàn)我們前面提到的許多機(jī)制。
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