Python之路【第七篇】：线程、进程和协程
Python线程
Threading用于提供线程相关的操作，线程是应用程序中工作的最小单元。
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-import threading
import time
def show(arg):
time.sleep(1)
print 'thread'+str(arg)
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=show, args=(i,))
t.start()
print 'main thread stop'
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上述代码创建了10个“前台”线程，然后控制器就交给了CPU，CPU根据指定算法进行调度，分片执行指令。
更多方法：
- start 线程准备就绪，等待CPU调度
- setName 为线程设置名称
- getName 获取线程名称
- setDaemon 设置为后台线程或前台线程（默认）
如果是后台线程，主线程执行过程中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，均停止
如果是前台线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序停止 - join 逐个执行每个线程，执行完毕后继续往下执行，该方法使得多线程变得无意义
- run 线程被cpu调度后自动执行线程对象的run方法
自定义线程类
线程锁（Lock、RLock）
由于线程之间是进行随机调度，并且每个线程可能只执行n条执行之后，当多个线程同时修改同一条数据时可能会出现脏数据，所以，出现了线程锁 - 同一时刻允许一个线程执行操作。
未使用锁
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#!/usr/bin/env python#coding:utf-8 import threading
import time
gl_num = 0
lock = threading.RLock()
def Func():
lock.acquire()
global gl_num
gl_num +=1
time.sleep(1)
print gl_num
lock.release()
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=Func)
t.start()
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信号量（Semaphore）
互斥锁 同时只允许一个线程更改数据，而Semaphore是同时允许一定数量的线程更改数据 ，比如厕所有3个坑，那最多只允许3个人上厕所，后面的人只能等里面有人出来了才能再进去。
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import threading,time
def run(n): semaphore.acquire()
time.sleep(1)
print("run the thread: %s" %n)
semaphore.release()
if __name__ == '__main__':
num= 0
semaphore = threading.BoundedSemaphore(5) #最多允许5个线程同时运行
for i in range(20):
t = threading.Thread(target=run,args=(i,))
t.start()
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事件（event）
python线程的事件用于主线程控制其他线程的执行，事件主要提供了三个方法 set、wait、clear。
事件处理的机制：全局定义了一个“Flag”，如果“Flag”值为 False，那么当程序执行 event.wait 方法时就会阻塞，如果“Flag”值为True，那么event.wait 方法时便不再阻塞。
- clear：将“Flag”设置为False
- set：将“Flag”设置为True
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-import threading
def do(event):
print 'start'
event.wait()
print 'execute'
event_obj = threading.Event()
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=do, args=(event_obj,))
t.start()
event_obj.clear()inp = raw_input('input:')
if inp == 'true':
event_obj.set()
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条件（Condition）
使得线程等待，只有满足某条件时，才释放n个线程
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import threading
def run(n): con.acquire()
con.wait()
print("run the thread: %s" %n)
con.release()
if __name__ == '__main__':
con = threading.Condition()
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=run, args=(i,))
t.start()
while True:
inp = input('>>>')
if inp == 'q':
break
con.acquire()
con.notify(int(inp))
con.release()
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Timer
定时器，指定n秒后执行某操作
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from threading import Timer
def hello(): print("hello, world")
t = Timer(1, hello)t.start() # after 1 seconds, "hello, world" will be printed
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Python 进程
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from multiprocessing import Process
import threading
import time
def foo(i):
print 'say hi',i
for i in range(10):
p = Process(target=foo,args=(i,))
p.start()
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注意：由于进程之间的数据需要各自持有一份，所以创建进程需要的非常大的开销。
进程数据共享
进程各自持有一份数据，默认无法共享数据
进程间默认无法数据共享
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#方法一，Arrayfrom multiprocessing import Process,Array
temp = Array('i', [11,22,33,44])
def Foo(i):
temp[i] = 100+i
for item in temp:
print i,'----->',item
for i in range(2):
p = Process(target=Foo,args=(i,))
p.start()
#方法二：manage.dict()共享数据from multiprocessing import Process,Manager
manage = Manager()
dic = manage.dict()
def Foo(i):
dic[i] = 100+i
print dic.values()
for i in range(2):
p = Process(target=Foo,args=(i,))
p.start()
p.join()
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类型对应表
Code
当创建进程时（非使用时），共享数据会被拿到子进程中，当进程中执行完毕后，再赋值给原值。
进程锁实例
进程池
进程池内部维护一个进程序列，当使用时，则去进程池中获取一个进程，如果进程池序列中没有可供使用的进进程，那么程序就会等待，直到进程池中有可用进程为止。
进程池中有两个方法：
- apply
- apply_async
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-from multiprocessing import Process,Pool
import time
def Foo(i):
time.sleep(2)
return i+100
def Bar(arg):
print arg
pool = Pool(5)
#print pool.apply(Foo,(1,))#print pool.apply_async(func =Foo, args=(1,)).get() for i in range(10):
pool.apply_async(func=Foo, args=(i,),callback=Bar)
print 'end'
pool.close()pool.join()#进程池中进程执行完毕后再关闭，如果注释，那么程序直接关闭。
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协程
线程和进程的操作是由程序触发系统接口，最后的执行者是系统；协程的操作则是程序员。
协程存在的意义：对于多线程应用，CPU通过切片的方式来切换线程间的执行，线程切换时需要耗时（保存状态，下次继续）。协程，则只使用一个线程，在一个线程中规定某个代码块执行顺序。
协程的适用场景：当程序中存在大量不需要CPU的操作时（IO），适用于协程；
greenlet
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-from greenlet import greenlet
def test1():
print 12
gr2.switch()
print 34
gr2.switch()
def test2():
print 56
gr1.switch()
print 78
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch() |
gevent
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import gevent
def foo():
print('Running in foo')
gevent.sleep(0)
print('Explicit context switch to foo again')
def bar():
print('Explicit context to bar')
gevent.sleep(0)
print('Implicit context switch back to bar')
gevent.joinall([ gevent.spawn(foo),
gevent.spawn(bar),
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遇到IO操作自动切换：
Python之路【第七篇】：线程、进程和协程
Python线程
Threading用于提供线程相关的操作，线程是应用程序中工作的最小单元。
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-import threading
import time
def show(arg):
time.sleep(1)
print 'thread'+str(arg)
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=show, args=(i,))
t.start()
print 'main thread stop'
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上述代码创建了10个“前台”线程，然后控制器就交给了CPU，CPU根据指定算法进行调度，分片执行指令。
更多方法：
- start 线程准备就绪，等待CPU调度
- setName 为线程设置名称
- getName 获取线程名称
- setDaemon 设置为后台线程或前台线程（默认）
如果是后台线程，主线程执行过程中，后台线程也在进行，主线程执行完毕后，后台线程不论成功与否，均停止
如果是前台线程，主线程执行过程中，前台线程也在进行，主线程执行完毕后，等待前台线程也执行完成后，程序停止 - join 逐个执行每个线程，执行完毕后继续往下执行，该方法使得多线程变得无意义
- run 线程被cpu调度后自动执行线程对象的run方法
线程锁（Lock、RLock）
由于线程之间是进行随机调度，并且每个线程可能只执行n条执行之后，当多个线程同时修改同一条数据时可能会出现脏数据，所以，出现了线程锁 - 同一时刻允许一个线程执行操作。
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#!/usr/bin/env python#coding:utf-8 import threading
import time
gl_num = 0
lock = threading.RLock()
def Func():
lock.acquire()
global gl_num
gl_num +=1
time.sleep(1)
print gl_num
lock.release()
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=Func)
t.start()
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信号量（Semaphore）
互斥锁 同时只允许一个线程更改数据，而Semaphore是同时允许一定数量的线程更改数据 ，比如厕所有3个坑，那最多只允许3个人上厕所，后面的人只能等里面有人出来了才能再进去。
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import threading,time
def run(n): semaphore.acquire()
time.sleep(1)
print("run the thread: %s" %n)
semaphore.release()
if __name__ == '__main__':
num= 0
semaphore = threading.BoundedSemaphore(5) #最多允许5个线程同时运行
for i in range(20):
t = threading.Thread(target=run,args=(i,))
t.start()
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事件（event）
python线程的事件用于主线程控制其他线程的执行，事件主要提供了三个方法 set、wait、clear。
事件处理的机制：全局定义了一个“Flag”，如果“Flag”值为 False，那么当程序执行 event.wait 方法时就会阻塞，如果“Flag”值为True，那么event.wait 方法时便不再阻塞。
- clear：将“Flag”设置为False
- set：将“Flag”设置为True
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-import threading
def do(event):
print 'start'
event.wait()
print 'execute'
event_obj = threading.Event()
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=do, args=(event_obj,))
t.start()
event_obj.clear()inp = raw_input('input:')
if inp == 'true':
event_obj.set()
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条件（Condition）
使得线程等待，只有满足某条件时，才释放n个线程
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import threading
def run(n): con.acquire()
con.wait()
print("run the thread: %s" %n)
con.release()
if __name__ == '__main__':
con = threading.Condition()
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=run, args=(i,))
t.start()
while True:
inp = input('>>>')
if inp == 'q':
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con.acquire()
con.notify(int(inp))
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Timer
定时器，指定n秒后执行某操作
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def hello(): print("hello, world")
t = Timer(1, hello)t.start() # after 1 seconds, "hello, world" will be printed
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from multiprocessing import Process
import threading
import time
def foo(i):
print 'say hi',i
for i in range(10):
p = Process(target=foo,args=(i,))
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注意：由于进程之间的数据需要各自持有一份，所以创建进程需要的非常大的开销。
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进程各自持有一份数据，默认无法共享数据
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#方法一，Arrayfrom multiprocessing import Process,Array
temp = Array('i', [11,22,33,44])
def Foo(i):
temp[i] = 100+i
for item in temp:
print i,'----->',item
for i in range(2):
p = Process(target=Foo,args=(i,))
p.start()
#方法二：manage.dict()共享数据from multiprocessing import Process,Manager
manage = Manager()
dic = manage.dict()
def Foo(i):
dic[i] = 100+i
print dic.values()
for i in range(2):
p = Process(target=Foo,args=(i,))
p.start()
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当创建进程时（非使用时），共享数据会被拿到子进程中，当进程中执行完毕后，再赋值给原值。
进程池
进程池内部维护一个进程序列，当使用时，则去进程池中获取一个进程，如果进程池序列中没有可供使用的进进程，那么程序就会等待，直到进程池中有可用进程为止。
进程池中有两个方法：
- apply
- apply_async
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def Foo(i):
time.sleep(2)
return i+100
def Bar(arg):
print arg
pool = Pool(5)
#print pool.apply(Foo,(1,))#print pool.apply_async(func =Foo, args=(1,)).get() for i in range(10):
pool.apply_async(func=Foo, args=(i,),callback=Bar)
print 'end'
pool.close()pool.join()#进程池中进程执行完毕后再关闭，如果注释，那么程序直接关闭。
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协程
线程和进程的操作是由程序触发系统接口，最后的执行者是系统；协程的操作则是程序员。
协程存在的意义：对于多线程应用，CPU通过切片的方式来切换线程间的执行，线程切换时需要耗时（保存状态，下次继续）。协程，则只使用一个线程，在一个线程中规定某个代码块执行顺序。
协程的适用场景：当程序中存在大量不需要CPU的操作时（IO），适用于协程；
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#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-from greenlet import greenlet
def test1():
print 12
gr2.switch()
print 34
gr2.switch()
def test2():
print 56
gr1.switch()
print 78
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
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def foo():
print('Running in foo')
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print('Explicit context switch to foo again')
def bar():
print('Explicit context to bar')
gevent.sleep(0)
print('Implicit context switch back to bar')
gevent.joinall([ gevent.spawn(foo),
gevent.spawn(bar),
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遇到IO操作自动切换：