python~多线程学习（一）
目录
线程的概念
多线程
线程和进程的区别
线程的状态图
Python线程模块
Python线程threading模块
threading模块提供的类：
threading模块提供的常用方法：
Thread类
该类创建线程有有两种方式：
Thread类拥有的方法
创建threading.Thread线程
通过继承Thread 类创建线程
继承Thread类-新增run方法参数
线程退出
Join()函数典型用法
守护线程
线程的概念
- 线程是一个进程的实体，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。线程是由表示程序运行状态的寄存器（如程序计数器、栈指针）以及堆栈组成，它是比进程更小的单位；
- 线程是程序中的一个执行流。一个执行流是由CPU运行程序代码并操作程序的数据所形成的。因此，线程被认为是以CPU为主体的行为；
- 线程不包含进程地址空间中的代码和数据，线程是计算过程在某一时刻的状态。所以，系统在产生一个线程或各个线程之间切换时，负担要比进程小得多；
- 线程是一个用户级的实体，线程结构驻留在用户空间中，能够被普通的用户级函数直接访问；
- 一个线程本身不是程序，它必须运行于一个程序（进程）之中。因此，线程可以定义为一个程序中的单个执行流
多线程
是指一个程序中包含多个执行流，多线程是实现并发的一种有效手段。一个进程在其执行过程中，可以产生多个线程，形成多个执行流。每个执行流即每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程；
多线程程序设计的含义就是可以将程序任务分成几个并行的子任务；
线程和进程的区别
- 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位；
- 进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多；
- 线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点；
- 多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间
线程的状态图
Python线程模块
⚫ _thread(低版本使用，不推荐)
⚫ threading
⚫ Multiprocessing
Python线程threading模块
threading模块提供的类：
Thread，Lock，Rlock，Condition，Semaphore，Event，Timer，local等。
threading模块提供的常用方法：
- threading.currentThread(): 返回当前的线程变量；
- threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程；
- threading.activeCount():返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果；
Thread类
Thread是threading模块中最重要的类之一，可以使用它来创建线程。
该类创建线程有有两种方式：
1.直接创建threading.Thread类的对象，初始化时将可调用对象作为参数传入。
2.通过继承Thread类，重写它的run方法。
Thread类拥有的方法
1.构造方法
__init__(self, group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs=None, *, daemon=None)
参数说明：
group:应当为None，为将来实现Python Thread类的扩展而保留。
target:是被 run()方法调用的回调对象;默认应为None, 意味着没有对象被调用。
name:为线程名字。默认形式为’Thread-N’的唯一的名字被创建，其中N 是比较小的十进制数。
args:是目标调用参数的tuple，默认为空元组()。
kwarg:是目标调用的参数的关键字dictionary，默认为{}。
daemon:设置守护进程，默认为None
2.isAlive()：
返回线程是否在运行。正在运行指的是启动后，终止前
3.getName()：
获取线程名
4.setName(name)：
设置线程名；这名字是只用来进行标识目的的字符串，没有其他作用。多个线程可以取同一名字。最初的名字通过构造函数设置
5.isDaemon(线程对象)：
判断线程是否随主线程一起结束；返回线程的守护线程标志，返回布尔值
6.setDaemon(daemonic)：
设置守护线程标志为布尔值daemonic。它必须在start()调用之前被调用。初始值继承至创建线程。当没有活动的非守护线程时，整个Python程序退出。
设置是否为守护线程。初始值从创建该线程的线程继承而来，默认为False，当没有非守护线程仍在运行时，程序将终止。比如，主线程A中，创建了子线程B，并且在主线程A中调用了B.setDaemon()，意思是，把线程B设置为守护线程，这时候，要是主线程A执行结束了，就不管子线程B是否完成，一并和主线程A退出。这就是setDaemon方法的含义，这基本和join是相反的。此外，还有个要特别注意，必须在start() 方法调用之前调用此方法，如果不设置为守护线程，程序有可能会被无限挂起。
7.start()：
启动线程活动
8.join([timeout])：
阻塞当前上下文环境的线程，直到调用此方法的线程终止或到达指定的等待时间timeout（可选参数）。即当前的线程要等调用join()这个方法的线程执行完，或者是达到规定的时间。比如，主线程A中，创建了子线程B，并且在主线程A中调用了B.join()，那么，主线程A会在调用的地方等待，直到子线程B完成操作后，才可以接着往下执行，那么在调用这个线程时可以使用被调用线程的join方法。
9.run()：
用于表示线程活动的方法，通常需要重写，编写代码实现做需要的功能。
创建threading.Thread线程
#encoding=utf-8
from threading import Thread
import time
#自定义run函数
def run(a = None, b = None) :
print(a, b )
time.sleep(1)
t = Thread(target = run, args = ("this is a", "thread")) #此时线程是新建状态
print(t.getName()) #获得线程对象名称
print(t.isAlive()) #判断线程是否活着，在start后，在执行完毕前调用isAlive()才会返回True
t.start() #启动线程
print(t.isAlive())
t.join() #主线程等待子线程t执行结束
print(t.isAlive()) 输出结果：
通过继承Thread 类创建线程
使用Threading模块创建线程，直接从threading.Thread继承，然后重写__init__方法和run方法。
#encoding=utf-8
from threading import Thread
import time
class MyThread(Thread) :
def __init__(self, a) :
"调用父类的构造方法"
super(MyThread, self).__init__()
self.a = a
def run(self) :
time.sleep(self.a)
print("sleep :", self.a)
t1 = MyThread(2)
t2 = MyThread(4)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
***多线程的执行是没有顺序的，本例主要是增加了较长的等待时间，才看起来有执行顺序。继承Thread类-新增run方法参数
注意：
继承Thread类的新类MyThread构造函数中必须要调用父类的构造方法，这样才能产生父类的构造函数中的参数，才能产生线程所需要的参数。新的类中如果需要别的参数，直接在其构造方法中添加即可。同时，新类中，在重写父类的run方法时，它默认是不带参数的，如果需要给他提供参数，需要在类的构造函数中指定，因为在线程执行过程中，run方法是线程自己去调用的，不用我们手动调用，所以没法直接给传递参数，只能在构造方法中设定好参数，然后在run方法中再去取这些参数。
代码示例：
#encoding=utf-8
import threading
import time
class timer(threading.Thread):
def __init__(self, num, interval):
threading.Thread.__init__(self)
self.thread_num = num
self.interval = interval
self.thread_stop = False
def run(self):
while not self.thread_stop:
print('Thread Object(%d), Time:%s\n' %(self.thread_num, time.ctime()) )
time.sleep(self.interval)
def stop(self):
self.thread_stop = True
def test():
thread1 = timer(1, 1)
thread2 = timer(2, 2)
thread1.start() #执行类里面的run方法
thread2.start()
time.sleep(10)
thread1.stop()
thread2.stop() #停止线程
if __name__ == '__main__':
test()线程退出
下面的程序实现了多线程执行后自动退出，无需设定结束的时间也没有使用join函数，主线程会自己退出。
#encoding=utf-8
import threading
import time
import sys
class myThread (threading.Thread):
def __init__(self, threadID, name, counter):
"继承父类threading.Thread"
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.counter = counter
def run(self):
"把要执行的代码写到run函数里面线程在创建后会直接运行run函数"
print("Starting " + self.name)
print_time(self.name,5, self.counter)
print("Exiting " + self.name )
exitFlag = 0 #是否每个线程要进行工作后再退出，如果设定1则所有线程启动后直接退出
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
if exitFlag:
return
time.sleep(delay)
print("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
counter -= 1
# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)
# 开启线程
thread1.start()
thread2.start()
print("Exiting Main Thread")
运行结果：
Join()函数典型用法
示例代码：
在一个线程中，启动另外一个线程，执行后退出
# encoding: UTF-8
import threading
import time
def context(tJoin):
print('in threadContext.')
tJoin.start()
# 将阻塞tContext直到threadJoin终止。
tJoin.join()
# tJoin终止后继续执行。
print('out threadContext.')
def join():
print('in threadJoin.')
time.sleep(1)
print('out threadJoin.')
tJoin = threading.Thread(target = join)
tContext = threading.Thread(target = context, args = (tJoin,))
tContext.start()运行结果：
思路解析：
1.主程序中tJoin = threading.Thread(target=join)这句代码执行后，只是创建了一个线程对象tJoin，但并未启动线程；
2.tContext = threading.Thread(target=context, args=(tJoin,))；tContext.start() 这两句执行后，创建了一个线程对象tContext并启动该线程（打印in threadContext.），同时将tJoin线程对象作为参数传给context函数，在context函数中，启动了tJoin这个线程，同时该线程又调用了join()函数（tJoin.join()），那tContext线程将等待tJoin这线程执行完成后，才能继续tContext线程后面的，所以先执行join()函数，打印输出：in threadJoin. out threadJoin.
3.tJoin线程执行结束后，继续执行tContext线程，打印输出了out threadContext.，于是就看到我们上面看到的输出结果，并且无论执行多少次，结果都是这个顺序。但如果将context()函数中tJoin.join()这句注释掉，再执行该程序，打印输出的结果顺序就不定了，因为此时这两线程就是并发执行的。
守护线程
代码示例：
# encoding: UTF-8
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, id):
threading.Thread.__init__(self)
def run(self):
time.sleep(5)
print("This is " + self.getName())
if __name__ == "__main__":
t1 = MyThread(10)
t1.setDaemon(True) # 将子线程设置为守护线程
t1.start()
#t1.join()
print("I am the father thread.")输出结果：
# encoding: UTF-8
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, id):
threading.Thread.__init__(self)
def run(self):
time.sleep(5)
print("This is " + self.getName())
if __name__ == "__main__":
t1 = MyThread(10)
#t1.setDaemon(True) #注释掉线程守护
t1.start()
t1.join()
print("I am the father thread.")输出结果：
从结果可以看出，调用了setDaemon()函数后，子线程被设置为守护线程，主线程打印内容后就结束了，不管子线程是否执行完毕，一并被终止了。可见join()函数与setDaemon()函数功能是相反的。