1 认识多线程
1.1 线程的概念
线程是CPU分配资源的基本单位。当一程序开始运行，这个程序就变成了一个进程，而一个进程相当于一个或者多个线程。当没有多线程编程时，一个进程相当于一个主线程；当有多线程编程时，一个进程包含多个线程（含主线程）。使用线程可以实现程序大的开发。
多线程的程序设计的特点就是能够提高程序执行效率和处理速度。
2 线程创建与管理
2.1 创建线程
Python提供了threading模块来进行线程的创建与管理，创建一个线程需要指定该线程执行的任务（函数名）、以及该函数需要的参数，示例代码如下：
import threadingdef demo_one(args):for i in range(5):print("demo1在执行：", i)if __name__ == '__main__':# 创建线程thread_one = threading.Thread(target=demo_one, args=("参数",))# 设置守护线程【可选】thread_one.setDaemon(True)# 启动线程thread_one.start()
1.2 设置守护线程
线程是程序执行的最小单位，Python在进程启动起来后，会自动创建一个主线程，之后使用多线程机制可以在此基础上进行分支，产生新的子线程。子线程启动起来后，主线程默认会等待所有线程执行完成之后再退出。但是我们可以将子线程设置为守护线程，此时主线程任务一旦完成，所有子线程将会和主线程一起结束（就算子线程没有执行完也会退出）。
thread_one.setDaemon(True)
# 方法二
thread_one = threading.Thread(target=demo_one, args=("参数",),daemon=True)
1.3 设置线程阻塞
我们可以用join()方法使主线程陷入阻塞，以等待某个线程执行完毕。因此这也是实现线程同步的一种方式。参数 timeout 可以用来设置主线程陷入阻塞的时间，如果线程不是守护线程，即没有设置daemon为True，那么参数 timeout 是无效的，主线程会一直阻塞，直到子线程执行结束。
# -*- coding:utf-8 -*-
import threadingdef func_one(args):for i in range(5):print("func_one在执行：", i)def func_two(args):for i in range(5):print("func_two在执行：", i)if __name__ == '__main__':# 创建线程thread_one = threading.Thread(target=func_one, args=("参数",), daemon=True)thread_two = threading.Thread(target=func_two, args=("参数",), daemon=True)thread_one.start()thread_two.start()print("程序因线程一陷入阻塞")thread_one.join(timeout=3)print("程序因线程二陷入阻塞")thread_two.join(timeout=3)print("主线程已退出")1.4 线程间的通信
- 线程之间共享同一块内存。子线程虽然可以通过指定target来执行一个函数，但是这个函数的返回值是没有办法直接传回主线程的。我们使用多线程一般是用于并行执行一些其他任务，因此获取子线程的执行结果十分有必要。
- 直接使用全局变量虽然可行，但是资源的并发读写会引来线程安全问题。下面给出常用的两种处理方式：
1.4.1 线程锁
其一是可以考虑使用锁来处理，当多个线程对同一份资源进行读写操作时，我们可以通过加锁来确保数据安全。Python中给出了多种锁的实现，例如：同步锁 Lock，递归锁 RLock，条件锁 Condition，事件锁 Event，信号量锁 Semaphore，这里演示 Lock锁的使用方式
from threading import Thread, Lock
from time import sleepbook_num = 100 # 图书馆最开始有100本图书
bookLock = Lock()def books_lease():global book_numwhile True:bookLock.acquire()book_num -= 1print("借走1本，现有图书{}本".format(book_num))bookLock.release()sleep(1)def books_return():global book_numwhile True:bookLock.acquire()book_num += 1print("归还1本，现有图书{}本".format(book_num))bookLock.release()sleep(1)if __name__ == "__main__":thread_lease = Thread(target=books_lease)thread_return = Thread(target=books_return)thread_lease.start()thread_return.start()
1.4.2 queue队列
或者，我们可以采用Python的queue模块来实现线程通信。Python中的queue模块实现了多生产者、多消费者队列，特别适用于在多线程间安全的进行信息交换。该模块提供了4种我们可以利用的队列容器
- 队列当中的方法
Queue(maxsize=5) # 创建一个FIFO队列，并制定队列大小，若maxsize被指定为小于等于0，则队列无限大Queue.qsize() # 返回队列的大致大小，注意并不是确切值，所以不能被用来当做后续线程是否会被阻塞的依据Queue.empty() # 判断队列为空是否成立，同样不能作为阻塞依据Queue.full() # 判断队列为满是否成立，同样不能作为阻塞依据Queue.put(item, block=True, timeout=None) # 投放元素进入队列，block为True表示如果队列满了投放失败，将阻塞该线程，timeout可用来设置线程阻塞的时间长短（秒）；
# 注意，如果block为False，如果队列为满，则将直接引发Full异常，timeout将被忽略（在外界用try处理异常即可）
Queue.put_nowait(item) # 相当于put(item, block=False)Queue.get(block=True, timeout=False) # 从队列中取出元素，block为False而队列为空时，会引发Empty异常
Queue.get_nowait() # 相当于get(block=False)Queue.task_done() # 每个线程使用get方法从队列中获取一个元素，该线程通过调用task_done()表示该元素已处理完成。Queue.join() # 阻塞至队列中所有元素都被处理完成，即队列中所有元素都已被接收，且接收线程全已调用task_done()。
生产者消费者实例：
# -*- coding:utf-8 -*-
import threading
from queue import Queue
from random import choicedealList = ["红烧猪蹄", "卤鸡爪", "酸菜鱼", "糖醋里脊", "九转大肠", "阳春面", "烤鸭", "烧鸡", "剁椒鱼头", "酸汤肥牛", "炖羊肉"]queue = Queue(maxsize=5)
# 厨子生产
def func_one(name):for num in range(4):# 随机从列表当中获取一个元素data_veg = choice(dealList)queue.put(data_veg, block=True)print(f"厨师{name}给大家做了一道：{data_veg}")# 客人消费
def func_two(name:str):for num in range(3):veg_data = queue.get()print(f"客人{name}吃掉了:{veg_data}")queue.task_done()if __name__ == '__main__':# 创建生产者线程，总共三个厨子,相当于给每个厨子创建了一个县城for name in ["张三", "李四", "王五"]:thread_one = threading.Thread(target=func_one, args=(name,))thread_one.start()# 创建消费者四个线程for name in ["客人甲", "客人乙", "坤哥", "凡哥"]:thread_two = threading.Thread(target=func_two, args=(name,))thread_two.start()queue.join()
