Python多线程编程

在计算机科学中,线程或执行线程被定义为可以在操作系统中调度的最小单元。 线程通常是由计算机脚本或程序的分支在两个或多个并行任务(通过多任务在单个处理器上实现)中创建的。 线程通常包含在进程中。 同一进程中可以存在多个线程。 这些线程共享内存和进程状态。 换句话说:它们共享代码或指令及其变量的值。
有两种不同类型的线程:

  • 内核线程
  • 用户空间线程或用户线程

内核线程是操作系统的一部分,而用户空间线程未在内核中实现。

以某种方式,用户空间线程可以看作是编程语言功能概念的扩展。 因此,线程用户空间线程类似于函数或过程调用。 但是常规函数(尤其是返回行为)有所不同。

线程和全局变量每个进程都有至少一个线程,即进程本身。 一个进程可以启动多个线程。 操作系统像并行“进程”一样执行这些线程。 在单处理器计算机上,此并行性是通过线程调度或时间分段来实现的。


ss8.png

每个进程都有至少一个线程,即进程本身。 一个进程可以启动多个线程。 操作系统像并行“进程”一样执行这些线程。 在单处理器计算机上,此并行性是通过线程调度或时间分段来实现的。

线程化的优点:
多线程程序可以在具有多个CPU的计算机系统上更快地运行,因为这些线程可以真正并发执行。
程序可以保持对输入的响应。 在单CPU和多CPU上都是如此
进程的线程可以共享全局变量的内存。 如果在一个线程中更改了全局变量,则此更改对所有线程均有效。 线程可以具有局部变量。

线程的处理比操作系统的处理更简单。 这就是为什么有时将它们称为轻量级工艺(LWP)的原因

Python中的线程

有两个模块支持在Python中使用线程:thread 和threading

请注意:很长一段时间以来,线程模块一直被视为“不推荐使用”。 鼓励用户改用线程模块。 因此,在Python 3中,模块“线程”不再可用。 但这并不是真的:由于Python3中的向后不兼容,它已重命名为“ _thread”。

模块“thread”将线程视为函数,而模块“threading”以面向对象的方式实现,即每个线程都对应于一个对象。

本篇没打算使用thread模块,而是使用面向对象模式的threading,请查看如下示例

以下示例显示了一个有趣的应用程序,例如我们可以通过多线程ping局域网内的主机,确定局域网中哪些地址处于活动状态或哪些计算机处于活动状态,则可以使用下面。 但是您必须谨慎使用该范围,因为如果一次启动太多ping,它会阻塞网络。 手动地,我们将对网络192.168.50.x执行以下操作:我们将依次ping地址192.168.50.0、192.168.50.1、192.168.50.3直到192.168.178.255。 每次我们都必须等待几秒钟的返回值。 可以使用Python在IP地址的地址范围内进行for循环和os.popen(“ ping -q -c2” + ip,“ r”)进行编程。

单线程方案

缺点是等待时间很慢

#!/usr/bin/python3
from threading import Thread
import os,re


ipPat=re.compile('(\d+\.\d+\.\d+\.)\d+')


ipRang=input("输入扫描的网段:")
res=ipPat.findall(ipRang)
net=res[0] if res else None

s=e=1

if net:
    r=input("输入ip段首个地址")
    if re.compile('\d+').findall(r):
        if int(r)<0 or int(r)>254:
            print("ipv4地址只限制1到254之间!!")
        else:
            s=int(r)
    #end-if
    r=input("输入ip段末端地址")
    if re.compile('\d+').findall(r):
        if int(r)<0 or int(r)>254:
            print("ipv4地址只限制1到254之间!!")
        else:
            e=int(r)
    #end-if
else:
    exit(0)
    
    
print("s=",s,"e=",e)

recv_text=re.compile(r'(\d) received')
status=("no repsonse","alive but losses","alive")

for n in range(s,e):
    ip =net+str(n)
    ping_out=os.popen("ping -q -c2 "+ip,"r")
    print("...pinging ",ip)
    
    while True:
        line=ping_out.readline()
        if not line:break
        n_recv=recv_text.findall(line)
        if n_recv:
            print("ip:",ip,status[int(n_recv[0])])
    #end-while
#end-fory

没有线程的解决方案效率极低,因为脚本必须等待每次ping操作。


多线程方案

#!/usr/bin/python3
from threading import Thread
import os,re

class ip_scan(Thread):
    
    def __init__(self,ip):
        super(ip_scan, self).__init__()
        self.success=-1
        self.ip=ip
        
    def run(self) -> None:
        ping_out=os.popen("ping -q -c2 "+self.ip,"r")
        while True:
            line=ping_out.readline()
            if not line:break
            n_recv=re.findall(recv_pat,line)
            if n_recv:
                self.success=int(n_recv[0])
        #end-while
    #end-def

    def status(self):
        if self.success==0:
            return "no response!!"
        elif self.success==1:
            return "alive,but 50 % package loss"
        elif self.success==2:
            return "alive"
        else:
            return "some problem occur 囧!!"
    #end-def
#end-class

if __name__=='__main__':
    ipPat = re.compile('(\d+\.\d+\.\d+\.)\d+')
    recv_pat = re.compile(r'(\d) received')
    
    ipRang = input("输入扫描的网段:")
    res = ipPat.findall(ipRang)
    net = res[0] if res else None
    
    s = e = 1
    
    if net:
        r = input("输入ip段首个地址")
        if re.compile('\d+').findall(r):
            if int(r) < 0 or int(r) > 254:
                print("ipv4地址只限制1到254之间!!")
            else:
                s = int(r)
        # end-if
        r = input("输入ip段末端地址")
        if re.compile('\d+').findall(r):
            if int(r) < 0 or int(r) > 254:
                print("ipv4地址只限制1到254之间!!")
            else:
                e = int(r)
    # end-if
    else:
        exit(0)
        
    result=[]
    for n in range(s,e):
        ip=net+str(n)
        cur=ip_scan(ip)
        result.append(cur)
        cur.start()
    #end-for
    
    for c in result:
        c.join()
        print("Status from ",c.ip,"is ",c.status())
    #end-for

特此声明

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