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Python 线程同步变量，同步条件，列队

2018年07月30日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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条件变量同步

有一类线程需要满足条件之后才能够继续执行，Python提供了threading.Condition 对象用于条件变量线程的支持，它除了能提供RLock()或Lock()的方法外，还提供了 wait()、notify()、notifyAll()方法。
lock_con=threading.Condition([Lock/Rlock])： 锁是可选选项，不传人锁，对象自动创建一个RLock()。

wait()：条件不满足时调用，线程会释放锁并进入等待阻塞；
notify()：条件创造后调用，通知等待池激活一个线程；
notifyAll()：条件创造后调用，通知等待池激活所有线程。
import threading, time
from random import randint

class Producer(threading.Thread):
    def run(self):
        global L
        while True:
            val = randint(0, 100)
            print('生产者', self.name, ':Append'+str(val),L)
            if lock_con.acquire():
                L.append(val)
                lock_con.notify()
                lock_con.release()
            time.sleep(3)

class Consumer(threading.Thread):
    def run(self):
        global L
        while True:
            lock_con.acquire()
            if len(L) == 0:
                lock_con.wait()
            print('消费者', self.name, ":Delete" + str(L[0]), L)
            del L[0]
            lock_con.release()
            time.sleep(0.25)


if __name__ == "__main__":
    L = []
    lock_con = threading.Condition()
    threads = []
    for i in range(5):
        threads.append(Producer())
    threads.append(Consumer())
    for t in threads:
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()
    print('---- end ----')

#运行结果:
生产者 Thread-1 :Append63 []
生产者 Thread-2 :Append66 [63]
生产者 Thread-3 :Append20 [63, 66]
生产者 Thread-4 :Append83 [63, 66, 20]
生产者 Thread-5 :Append2 [63, 66, 20, 83]
生产者 Thread-4 :Append26 []
消费者 Thread-6 :Delete26 [26]
生产者 Thread-2 :Append21 []
生产者 Thread-3 :Append71 [21]
生产者 Thread-1 :Append19 [21, 71]
生产者 Thread-5 :Append100 [21, 71, 19]
生产者 Thread-1 :Append96 []
消费者 Thread-6 :Delete96 [96]
........

同步条件

条件同步和条件变量同步差不多意思，只是少了锁功能，因为条件同步设计于不访问共享资源的条件环境。event=threading.Event()：条件环境对象，初始值 为False；

event.isSet()：返回event的状态值；
event.wait()：如果 event.isSet()==False将阻塞线程；
event.set()： 设置event的状态值为True，所有阻塞池的线程激活进入就绪状态， 等待操作系统调度；
event.clear()：恢复event的状态值为False。
import threading, time

class Boss(threading.Thread):
    def run(self):
        print("BOSS: 今晚大家加班")
        event.isSet() or event.set()
        time.sleep(5)
        print("BOSS: 大家可以下班了")
        event.isSet() or event.set()


class Worker(threading.Thread):
    def run(self):
        event.wait()
        print("Worker: 唉。。。。")
        time.sleep(0.25)
        event.clear()
        event.wait()
        print("Worker: Great!")


if __name__ == "__main__":
    event = threading.Event()
    threads = []
    for i in range(5):
        threads.append(Worker())
    threads.append(Boss())
    for t in threads:
        t.start()
    for t in threads:
        t.join()

#运行结果:
BOSS: 今晚大家加班
Worker: 唉。。。。
Worker: 唉。。。。
Worker: 唉。。。。
Worker: 唉。。。。
Worker: 唉。。。。
BOSS: 大家可以下班了
Worker: Great!
Worker: Great!
Worker: Great!
Worker: Great!
Worker: Great!

列队

q = Queue.Queue(maxsize = 10) 创建一个“队列”对象。Queue.Queue类即是一个队列的同步实现。队列长度可为无限或者有限。可通过Queue的构造函数的可选参数maxsize来设定队列长度。如果maxsize小于1就表示队列长度无限。

q.put()方法在队尾插入一个项目。put()有两个参数，第一个item为必需的，为插入项目的值；第二个block为可选参数，默认为1。如果队列当前为空且block为1，put()方法就使调用线程暂停,直到空出一个数据单元。如果block为0，put方法将引发Full异常。

q.get([block[, timeout]])方法从队头删除并返回一个项目。可选参数为block，默认为True。如果队列为空且block为True，get()就使调用线程暂停，直至有项目可用。如果队列为空且block为False，队列将引发Empty异常，timeout等待时间。

q.qsize() 返回队列的大小
q.empty() 如果队列为空，返回True,反之False
q.full() 如果队列满了，返回True,反之False
q.full 与 maxsize 大小对应
q.get_nowait() 相当q.get(False)
q.put_nowait(item) 相当q.put(item, False)
q.task_done() 在完成一项工作之后，q.task_done() 函数向任务已经完成的队列发送一个信号
q.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作
import queue

d = queue.Queue()

d.put('1')
d.put('2')
d.put('3')

print(d.get())
print(d.get())
print(d.get())
print(d.get())
print(d.get(0))

# 运行结果:
1
2
3
报错：
queue.Empty

线程操作列表是不安全的。

import threading, time

li = [1, 2, 3, 4, 5]

def pri():
    while li:
        a = li [-1]
        print(a)
        time.sleep(1)
        try:
            li.remove(a)
        except:
            print('-----', a)
t1 = threading.Thread(target=pri, args=())
t1.start()
t2 = threading.Thread(target=pri, args=())
t2.start()

# 运行结果:
5
5
4
----- 5
4
3
----- 4
3
2
----- 3
2
1
----- 2
1
----- 1
import threading, queue
from time import sleep
from random import randint

class Production(threading.Thread):
    def run(self):
        while True:
            r = randint(0, 100)
            q.put(r)
            print("生产出来 %s 号包子" %r)
            sleep(1)

class Proces(threading.Thread):
    def run(self):
        while True:
            re = q.get()
            print('吃掉 %s号包子' %re)

if __name__ == '__main__':
    q = queue.Queue(10)
    threads = [Production(),Production(),Production(),Proces()]
    for t in threads:
        t.start()

# 运行结果:
生产出来 94 号包子
生产出来 13 号包子
生产出来 79 号包子
吃掉 94号包子
吃掉 13号包子
吃掉 79号包子
生产出来 43 号包子
吃掉 43号包子
生产出来 32 号包子
吃掉 32号包子
......

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