在 Python 中,当多个线程同时处理共享资源时,同步它们的访问以保持数据完整性和程序正确性非常重要。在 python 中同步线程可以通过 threading 模块提供的各种同步原语来实现,例如锁、条件、信号量和屏障,以控制对共享资源的访问并协调多个线程的执行。
在本教程中,我们将了解 Python 的 threading 模块提供的各种同步原语。
使用锁进行线程同步
Python 的 threading 模块中的 lock 对象提供了最简单的同步原语。它们允许线程获取和释放代码关键部分周围的锁,确保一次只有一个线程可以执行受保护的代码。
通过调用 Lock() 方法创建新锁,该方法返回一个锁对象。可以使用 acquire(blocking) 方法获取锁,该方法强制线程同步运行。可选的 blocking 参数使您能够控制线程是否等待获取锁并使用 release() 方法释放。
例以下示例演示如何使用锁(threading.Lock() 方法)来同步 Python 中的线程,确保多个线程安全正确地访问共享资源。
输出
执行上述代码时,它会生成以下输出 -
The Final Counter Value: 26
用于同步 Python 线程的条件对象
条件变量使线程能够等待,直到另一个线程通知。它们对于在线程之间提供通信非常有用。wait() 方法用于阻塞线程,直到另一个线程通过 notify() 或 notify_all() 通知它。
例此示例演示了 Condition 对象如何使用 notify() 和 wait() 方法同步线程。
输出
在执行上述程序时,它将产生以下输出 -
increment is producing items
Increment has finished
Consumer has been notified. Current Counter value: 15
The Final Counter Value: 15
使用 join() 方法同步线程
Python 的 threading 模块中的 join() 方法用于等待所有线程完成执行。这是将主线程与其他线程的完成同步的一种简单方法。
例这演示了使用 join() 方法的线程同步,以确保主线程在继续之前等待所有已启动的线程完成其工作。
输出
在执行上述程序时,它将产生以下输出 -
Starting Thread-2
Thread-1: Mon Jul 1 16:05:14 2024
Thread-2: Mon Jul 1 16:05:15 2024
Thread-1: Mon Jul 1 16:05:15 2024
Thread-1: Mon Jul 1 16:05:16 2024
Thread-2: Mon Jul 1 16:05:17 2024
Thread-2: Mon Jul 1 16:05:19 2024
Exiting Main Thread
其他同步基元
除了上述同步原语外,Python 的 threading 模块还提供:-
- RLocks(可重入锁):一种锁的变体,允许线程在释放锁之前多次获取相同的锁,在递归函数或嵌套函数调用中很有用。
- Semaphores:类似于锁,但带有计数器。线程可以获取信号量,但不得超过初始化期间定义的特定限制。信号量可用于限制对具有固定容量的资源的访问。
- Barriers:允许固定数量的线程在屏障点同步,并且仅在所有线程都到达该点时继续执行。屏障 对于协调一组线程非常有用,这些线程必须全部完成某个执行阶段,然后任何线程才能继续进行。