高级python编程 ---5 多任务-线程

1 线程简介

1.1多任务

简单说,同一时间上操作系统可以运行多个任务。单核CPU理论上只能执行单个任务,多任务只是多个程序的轮流执行而已(时间片轮转)

并行:多任务由不同CPU进行执行,每个都相互一一对应(任务数量小于或等于核心数量)

并发:多任务由单个或多个CPU实现(任务数量大于核心数量)

线程:执行任务的东西,线程的运行是随机的。

1.2简单实例

简单实现多线程的执行,实例中唱歌和跳舞可实现同步执行

图1    多线程实例

如果创建Thread时执行的函数,运行结束意味着 这个子线程结束;主线程结束会结束所有程序。

threading.enumerate()     查看当前的线程信息

2 线程进阶

2.1 继承类方法实现

图2    继承方法

2.2多线程共享全局变量

在一个函数中,对全局变量进行修改时,如果对全局变量的指向进行修改,则需要使用global;如果仅仅是指向的空间所代表的数据,则不需要使用。

图3    线程享全局变量

2.3 共享全局变量(资源竞争问题)

图4    问题

当某一进程运算量很大时,在进程1还未结束时就跳出来了,并且未把计算的值代入全局变量,跳出了执行后续的进程,以此往复,造成数据的不对。

原则性:某事情不做完就不会结束

2.3.1 同步

同步,按预定的先后次序进行运行

2.3.2 互斥锁

当多个线程几乎同时修改某一个共享数据的时候,需要进行同步控制。互斥锁为资源引入一个状态:锁定/非锁定。保证资源修改的进程。

同一把锁只能上一次锁,待解锁后方可进行再次上锁。

2.3.2.1互斥锁解决方法

图5    互斥锁
图6    互斥锁结果
图7    另一种加锁
图8    加锁的结果

2.3.2.2 死锁

同一时间,多个进程互相对已上锁的资源对象进行使用。

避免死锁的方法:添加超时时间;程序设计时避免(银行家算法)

银行家算法:在有限计算资源下,为所有线程分摊大致的资源,并可满足剩余资源能实现某一进程的所有任务,待这一进程结束又可继续满足其他进程的任务,以此往复,实现所有进程的任务。

3 多线程版本(udp聊天)

3.1 客户端代码

```

# -*-coding:utf-8 -*-

import socket

import threading

def SendMessage(udp_multi_socket):

    server_dest = ("192.168.137.1", 7878)

    while True:

        send_data = input ("请输入想要发送的内容:")

        if send_data is 'q':break

        udp_multi_socket.sendto (send_data.encode ("utf-8"), server_dest)

def RecvMessage(udp_multi_socket):

    #server_dest = ("192.168.137.1", 7878)

    while True:

        rec_data = udp_multi_socket.recvfrom(1024)

        print(rec_data[0].decode("utf-8"))

def main():

    udp_multi_socket = socket.socket (socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

    udp_multi_socket.bind (("192.168.137.1", 8080))

    t1 = threading.Thread(target=SendMessage, args=(udp_multi_socket,))

    t2 = threading.Thread(target=RecvMessage, args=(udp_multi_socket,))

    t1.start()

    t2.start()

if __name__ == '__main__':

    main()

```

3.2 服务端代码

其实服务端可以下载使用网络调试助手来实现服务器(另一台机器)的模拟。在这里,可以在本机的另一端口来实现相似功能,其代码与客户端相同,只是端口进行了调换,实际情况中,端口和IP均会有所变化。

```

# -*-coding:utf-8 -*-

import socket

import threading

def SendMessage(udp_multi_socket):

    server_dest = ("192.168.137.1", 8080)

    while True:

        send_data = input ("请输入想要发送的内容:")

        if send_data is 'q':break

        udp_multi_socket.sendto (send_data.encode ("utf-8"), server_dest)

def RecvMessage(udp_multi_socket):

    #server_dest = ("192.168.137.1", 7878)

    while True:

        rec_data = udp_multi_socket.recvfrom(1024)

        print(rec_data[0].decode("utf-8"))

def main():

    udp_multi_socket = socket.socket (socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

    udp_multi_socket.bind (("192.168.137.1", 7878))

    t1 = threading.Thread(target=SendMessage, args=(udp_multi_socket,))

    t2 = threading.Thread(target=RecvMessage, args=(udp_multi_socket,))

    t1.start()

    t2.start()

if __name__ == '__main__':

    main()

```

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