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Python并发编程：threading模块详解

news 2025/5/9 3:15:26

Python的threading模块提供了一个高级的、基于线程的并发接口。线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在每个进程中，是进程中的实际运作单位。Python的threading模块让你能够创建多个线程，从而在同一时间内执行多个操作。

`threading`模块的主要特点

线程管理：可以轻松创建和管理线程。
同步机制：提供锁（Locks）、事件（Events）、条件变量（Condition）等同步原语。
线程池：通过ThreadPoolExecutor类实现线程池，方便执行并发任务。

常用`threading`函数及其参数

`Thread()`

创建一个线程对象。

group: 线程组（通常为None）。
target: 线程启动时调用的函数。
name: 线程的名称（默认情况下是Thread-N）。
args: 传递给target函数的参数。
kwargs: 以关键字形式传递给target函数的参数。

`Lock()`

创建一个锁对象。

locked: 初始锁定状态（默认为False）。

`Event()`

创建一个事件对象。

event: 初始状态（默认为False）。

`Condition()`

创建一个条件变量对象。

lock: 关联的锁对象。

`Semaphore()`

创建一个信号量对象。

value: 信号量的初始值。

`BoundedSemaphore()`

创建一个有界信号量对象。

value: 信号量的初始值。

`Thread.start()`

启动线程。

无参数。

`Thread.join()`

等待线程终止。

timeout: 等待时间（可选）。

`Lock.acquire()`

获取锁。

blocking: 是否阻塞（默认为True）。
timeout: 超时时间（默认为None）。

`Lock.release()`

释放锁。

示例

以下是一个使用threading模块创建线程的示例：
假设我们有一个简单的银行账户类，我们需要确保在多线程环境下对账户余额的访问是线程安全的。

import threading
import time
import random# 银行账户类
class BankAccount:def __init__(self, balance=0):self.balance = balanceself.lock = threading.Lock()def deposit(self, amount):with self.lock:new_balance = self.balance + amounttime.sleep(random.random())  # 模拟处理时间self.balance = new_balanceprint(f"Deposited {amount}. New balance is {self.balance}.")def withdraw(self, amount):with self.lock:if self.balance >= amount:new_balance = self.balance - amounttime.sleep(random.random())  # 模拟处理时间self.balance = new_balanceprint(f"Withdrew {amount}. New balance is {self.balance}.")else:print("Insufficient funds.")# 创建银行账户
account = BankAccount(1000)# 定义存款和取款的操作
def deposit_to_account(amount):account.deposit(amount)def withdraw_from_account(amount):account.withdraw(amount)# 创建线程列表
threads = []# 创建并启动存款线程
for i in range(5):thread = threading.Thread(target=deposit_to_account, args=(200,))threads.append(thread)thread.start()# 创建并启动取款线程
for i in range(5):thread = threading.Thread(target=withdraw_from_account, args=(100,))threads.append(thread)thread.start()# 等待所有线程完成
for thread in threads:thread.join()print("All transactions are complete.")