python学习——多线程

概念

• 并行(parallel)：同时做某些事情，可以互不干扰的同一时刻做几件事，
• • 例如：跑在道路上，不同车道上的汽车（一条车道一辆车）
• 并行(concurrenty):同事做某些事情，但是强调同一个时段做几件事情
• • 例如：十字路口的红绿灯，每个方向有10min的通行时间，不同方向的车辆交替行驶，实现不同方向的通行
• 如果要处理的任务过多，处理机器较少，就需要将各个任务排成一个队列，按照一定的顺序解决（例如：先进先出）
• 缓冲区：就是排成的队列，可以认为他是一个缓冲地带
• 优先队列：如果有紧急任务，可以将紧急任务排在特殊的队列中，优先解决特殊队列中的任务，这个特殊队列就是优先队列
• 争抢：只有一个处理机，他一次也只能处理一个任务，一个任务占据处理机，就视为锁定窗口，多个任务挤着去占用处理机，就是争抢的过程
• 在任务未处理完之前不能处理其他任务，这就是锁
• 任务抢到处理机，就上锁，锁有排他性，其他任务只能等待
• 预处理：一种提前加载用户需要的数据的思路，这种方式缓存常用
• • 例如，食堂打饭，80%的人喜欢的菜品提前做，打完即走，缩短窗口的锁定时间，20%的人先做，这样解决任务的速度就会块很多
• 水平扩展：日常通过购买更多的服务器，或者多开进程，进程实现并行处理，开解决并发问题的思想
• • 计算机中，单核CPU同事处理多个任务，这不是并行，是并发
• 垂直扩展：提高任务的执行速度，或者提高单个性能CPU的性能，或者单个服务器安装更多的CPU的思想
• 消息中间件，常见的有RabbitMQ、ActiveMQ(Apache提供)、RecketMQ(阿里提供)、kafka(分布式服务，Apache提供)等，系统之外缓存消息队列的地方，用于存放系统接受不了的消息，提升消息的存储能力
• 进程和线程之间的关系：
• • 线程是操作熊能够进行运算调度的最小单位
• • 线程被包含在进程中，是进程中实际运作的单位
• • 一个程序执行的实例，就是一个进程
• • 进程是计算机中程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统的基础
• • 程序被操作系统加载到内存中，就是进程，进程存放的指令和数据资源，他是线程的容器
• • 线程是轻量级的进程，是程序执行的最小单元
• • 一个进程可以对应多个线程，线程可以认为是进程的父类，线程可以共享进程的资源
• python中，进程会启动一个解释器进程，里面至少有一个线程，这个线程就是主线程。不同进程之间是不可以随便交互数据的

python中线程的开发

• python中，线程开发使用标准库：threading
• 线程的区分是靠线程id的，不是靠名字的
• 其原始代码中有如下部分：

    def __init__(self, group=None, target=None, name=None,
                 args=(), kwargs=None, *, daemon=None):

• 以上代码中
• • target，表示线程调用的对象，也就是目标函数
• • name，为线程起的名字
• • args，为目标函数传递的实参，类型是元祖
• • kwargs，为目标函数传递的关键词参数，目标是字典、

线程的启动

import threading # 加载线程库
import time

def worker():
    # 自定义线程函数,启动线程后要调用的方法
    for i in range(0,9):
        time.sleep(1)
        print("welcome to study python！")

def worker_1():
    # 自定义线程函数,启动线程后要调用的方法
    for i in range(0,9):
        time.sleep(1)
        print("welcome to study threading……！")

t = threading.Thread(target=worker)
# 对线程库中的类进行实例化，指定线程调用的函数
t.start()
#启动线程,线程启动之后，不杀死线程的情况下
# 要将目标函数执行完才能结束

t = threading.Thread(target=worker_1)
t.start()
# 并发运行，有两个函数，启动两个线程

• 代码解析：
• • 通过threading.Thread创建一个线程对象，target是目标函数
• • 线程启动调用start方法
• • 并发调用多个函数，就需要启动两个线程，分别对应不同的函数，已达到并发的效果

线程的退出和传参

• python中，没有提供线程退出的方法，线程会在下面情况下退出
• • 线程函数内语句执行完毕
• • 线程函数中抛出未处理的异常
• python中的线程没有优先级，没有线程组的概念，也不能被销毁，停止，挂起，因此也就没有恢复和中断
• 线程的传参和函数的传参没有区别，其本质上就是函数传参，实参传元祖，关键字参数传字典

threading的属性和方法

• current_thread：返回当前线程的对象
• main_thread：返回主线程的对象
• active_count：当前处于alive状态的线程个数
• enumerate：返回所有或者的线程列表
• • 包括已经终止的线程和未开始的线程
• get_ident：返回当前线程的ID，非0 整数

import threading # 加载线程库
import time

def worker():
    # 自定义线程函数,启动线程后要调用的方法
    for i in range(0,3):
        time.sleep(1)
        print("welcome to study python！")

print(threading.current_thread())
print(threading.active_count())
print(threading.enumerate())
print(threading.get_ident())
t = threading.Thread(target=worker)
t.start()
# 并发运行，有两个函数，启动两个线程

threading实例的属性和方法

• 线程的name只是一个名称，可以重复，但是ID必须唯一，不过ID可以在退出线程之后再利用
• name：只是线程的一个名字，或者可以理解为一个标识
• ident：线程ID，是一个非0 整数
• • 线程启动之后才会有ID，否则为None
• • 线程退出之后，ID依旧可以访问
• • ID可以重复利用
• is_alive：返回线程是否活着，是一个布尔值
• start：启动线程，每一个线程必须且只能执行该方法一次
• run：运行线程函数
• 使用start方法启动线程，是启动了一个新的线程
• 但是使用run方法，并没有启动新的线程，就是在主线程中调用了一个普通的函数
• 因此，启动线程需要使用start方法，可以启动多个线程

import threading # 加载线程库
import time

def worker():
    # 自定义线程函数,启动线程后要调用的方法
    for i in range(0,3):
        time.sleep(1)
        print("welcome to study python！")

t = threading.Thread(target=worker)
t.start()
# 并发运行，有两个函数，启动两个线程

print(t.name)
print(t.ident)
print(t.is_alive())

print(time.sleep(10))

print(t.name)
print(t.ident)
print(t.is_alive())

**********************run_result*******************
Thread-1
14664
True
welcome to study python！
welcome to study python！
welcome to study python！
None
Thread-1
14664
False

多线程

• 多线程，就是一个进程中有多个线程，实现一种并发
• 没有开新的线程，就是一个普通的函数调用，执行完t2.run()，就执行t1.run()，这里不是多线程
• 当使用start方法启动线程之后，进程内有多个线程并行的工作，这就是多线程
• 一个进程中至少有一个线程，并作为程序的入口，这个就是主线程
• 一个进程至少有一个主进程，其他线程成为工作线程

import threading # 加载线程库
import time

def worker():
    count =0
    # 自定义线程函数,启动线程后要调用的方法
    while True:
        if count > 5:
            break
        time.sleep(0.5)
        count+=1
        print("worker running")
        print(threading.current_thread().name,threading.get_ident())

class MyThread(threading.Thread):

    def start(self):
        print("~~~~~~~~~~~~~~")
        super().start()

    def running(self) :
        print("***************")
        super().run()


t1 = MyThread(name="worker1",target=worker)
t2 = MyThread(name="worker2",target=worker)

t2.start() # 使用这种方法，t1和t2返回的进程id是不一样的，有两个进程
t1.start()
#t2.run()  # 使用这种方法，t1和t2返回的进程id是一样的，有一个进程
#t1.run()

daemon线程和non-demone线程

• 主线程就是第一个启动的线程
• 如果进程A中，启动了一个进程B，A就是B的父线程；B就是A的子线程
• python中，构建县城的时候，可以设置daemon属性
• 主线程是non-daemon线程，即daemon=false，不写daemon属性，不代表线程是主线程
• 线程具有一个daemin属性，可以设置为True或者False，也可以不设置，不设置时取值为None
• • 如果daemin属性为False，主线程执行完成之后，会等待工作线程结束
• • 但是daemon属性为True，主线程执行完成之后，就立即结束了，不会等待工作线程
• 如果不设置daemin，就取当前的daemin来设置
• 从主线程创建的所有线程不设置daemin属性，则默认daemon=False，也就是non-daemon线程
• 再重复一遍：python程序在没有活着的non-daemin线程运行时退出，也就是剩下的只能是daemon县城，主线程才能退出，否则主线程只能等待

import threading # 加载线程库
import time

def fod():

    time.sleep(0.5)
    for i in range(10):
        print(i)
# 主线程是non-daemon线程
t= threading.Thread(target=fod,daemon=False)
# 当daemon为False时，下面的print语句打印完毕之后，即可结束
t.start()

print("ending")

***********************two********************
def fod(n):

    for i in range(n):
        print(i)
        time.sleep(0.5)
# 主线程是non-daemon线程
t= threading.Thread(target=fod,args=(3,),daemon=True)
t.start()

t= threading.Thread(target=fod,args=(5,),daemon=False)
t.start()

time.sleep(2)
print("ending")

daemon线程的应用场景

• 后台任务，例如发送心跳包，监控，这种场景最多
• 主线程工作才有用的线程，例如，主线程中维护公共资源，主线程已经清理了，准备退出，工作线程再使用这些资源就没有意义了，一起退出最合适
• 随时可以被终止的进程
• 如果主线程退出，需要其他工作线程一起退出，就是用daemon=True
• 如果需要等待工作线程，就需要daemon=False或者下面的join方法

线程的join

• 可以理解为等待，谁调用join，谁等待
• join(timeout=value)，是线程的标准方法之一
• 一个线程A（下例子中的主线程）中调用另一个线程B（下面例子中的darmon线程）的join方法，调用者（A，主线程）将被阻塞，直到被调用线程（B，daemon线程）终止
• 一个线程可以被join多次
• timeout参数指定调用者等待多久，没有设置超时，就一直等到被调用线程结束

import threading # 加载线程库
import time

def fod(n):

    for i in range(n):
        print(i)
        time.sleep(0.5)
# 主线程是non-daemon线程
t= threading.Thread(target=fod,args=(3,),daemon=True)
t.start()
t.join()
#使用join方法之后，只有daemon线程执行完毕，主线程才能退出
# 不添加join的效果，只有0和ending，添加join之后，可以全部打印

print("ending")

threading.local类

• 在Python中，使用全局对象global，虽然实现了全局作用域，但是线程之间会相互干扰，导致错误的结果
• python提供threading.local类，将这个类的实例化得到一个全局对象，但是不同的线程使用这个对象存储的数据，其他线程看不到

import threading # 加载线程库
import time

global_data = threading.local() 
# 创建实例，实现线程之间的全局作用域,线程之间互不影响

def worker():
    global_data.x = 0 #  给实例创建一个x的属性

    for i in range(100):
        time.sleep(0.0001)
        global_data.x +=1
    print(threading.current_thread(),global_data.x)

for  i in range(5):
    threading.Thread(target=worker).start()
***************************使用global实现，会相互影响******************
x = 0
def worker():
    global x
    for i in range(100):
        time.sleep(0.0001)
        x +=1
    print(threading.current_thread(),x)

for  i in range(5):
    threading.Thread(target=worker).start()

线程的延迟执行：Timer

• 作用：定时器，或者延迟执行
• threading.Timer继承自Thread,这个类用来定义多久执行一个函数
• threading.Timer(interval, function, args)),其中interval为等待时间，function为执行函数，args为方法传入的参数，元组形式
• start方法执行之后，Timer对象会处于等待状态，等interval之后，开始执行function的函数
• 如果再执行函数之前的等待阶段，使用了cancel方法，就会跳过执行函数结束
• 如果线程中的函数开始执行，cancel就没有任何效果了
• 总结：Timer是Thread的子类，是线程类，具有线程的能力和特征(例如join方法，可调用)
• 他的实例水能够延时执行目标函数的线程，在真正执行目标函数之前，都可以cancel它
• 再start之前调用cancel函数，就是提前取消线程的启动

import threading
import time

def add(x,y):
    print(x+y)

t = threading.Timer(interval=3, function=add, args=(2,4))
#等待3s后执行
t.start()

time.sleep(0.5)
t.cancel()#cancel是timer的新增方法，非线程方法
# cancel放在start之前，线程提前取消
# 继承，线程终结，存在这句话且等待时间小于timer等待时间，add方法不执行

线程同步

• 线程同步：线程之间协同，通过某种技术，让一个线程访问这些数据时，其他线程不能访问这些数据，直到该线程完成对数据的操作
• 解决多个线程/进程争抢同一个共享资源的问题
• 线程同步存在临界区（Critical Section）、互斥量（Mutex）——这个可以理解为锁、信号量（Semaphore）和事件（Event）

Event 事件

• Event事件，是指线程之间通信中最简单的实现，使用一个内部的标记flag，通过flag的True或者False的变化来进行操作
• 其方法有：
• • set()：设置标记为True
• • clear()：设置标记为Flase
• • is_set()：标记是否为True，询问当前状态
• • wait(timeout=None)：设置等待标记为True的时长，None为无限等待，等到返回True，未等到超时就返回Flase
• 等待有wait，也有sleep，他们两者之间的关系是：
• • wait优于sleep，在多线程的时候，wait会让出时间片，其他线程也可以被调度；但是sleep会一直占用时间片，不会被让出

# 老板让员工生产10个杯子之后，停止，说good job
from threading import  Event,Thread
import logging
import time

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)

def boss(event:Event):
    logging.info("i am boss waittinng for you")
    event.wait() # 等待，标识变为True执行下面的代码
    print("标识1：", event.is_set()) # 判断当前线程的状态
    logging.info("Good Job")

def Worker(event:Event,count = 10):

    logging.info("i am working for you")
    cups = []
    while 1:
        logging.info("make 1")
        time.sleep(0.5)
        cups.append(1)
        if len(cups) >=10:
            print("标识2：",event.is_set())# 判断当前线程的状态
            event.set()# 通知，更改标识
            break
    logging.info("I finished my job,cups={}".format(cups))

event = Event()
w = Thread(target=Worker,args=(event,))
b = Thread(target=boss,args=(event,))
w.start()
b.start()
**************run_result************
2023-03-23 10:30:08,597-Thread-1-14700-i am working for you
2023-03-23 10:30:08,597-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:08,597-Thread-2-11076-i am boss waittinng for you
2023-03-23 10:30:09,120-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:09,630-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:10,143-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:10,648-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:11,160-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:11,666-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:12,172-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:12,679-Thread-1-14700-make 1
2023-03-23 10:30:13,192-Thread-1-14700-make 1
标识2： False
标识1： True
2023-03-23 10:30:13,706-Thread-1-14700-I finished my job,cups=[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
2023-03-23 10:30:13,706-Thread-2-11076-Good Job

• 使用同一个Event对象标记Flag
• 谁wait就是等到flag 变为True，或者等到超时返回False，不限制等待的个数

Lock ——锁

• 锁，凡是存在共享资源争抢的地方，都可以使用锁，从而保证只有一个使用者可以完全使用这个资源
• 原理：一个线程再使用共享资源的时候，要加锁，防止别的线程使用；使用完归还之后，解锁，让别的线程使用
• lock.acquire()，默认阻塞
• • 阻塞可以设置超时时间
• • 非阻塞时，timeout禁止设置
• • 成功获取锁，返回True，否则就返回False
• lock.release()：释放锁，可以从任何线程调用释放
• • 已上锁的锁，会被重置为unlocked
• • 未上锁的锁，调用时抛出RuntimeError的异常

#老板等10个员工生产100个杯子
import logging
import threading

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)

cups = [] # 公共资源，杯子的容器

def worker(lock:threading.Lock,task=100): #task, 杯子的个数

    while True:
        lock.acquire()#线程开始拿锁，拿到锁就独占共享资源
        # 这个时候，别人要使用共享的资源，就只能等待
        count = len(cups)# 每次计算杯子的个数
        logging.info(str(count))
        if count >=task:
            lock.release()
            # 如果这里直接退出，其他的线程还在等待解锁
            # 会陷入死锁，因此需要在退出之前解锁
            # 如果没有这句话，run的时候就不会结束
            break
        cups.append(1)# 没有进入循环，说明自核条件，添加元素
        lock.release()#解锁，释放共享资源
        logging.info("{} make 1".format(threading.current_thread().name))
        # 日志打印哪个线程添加的元素
    logging.info("cups:{}".format(len(cups)))

lock = threading.Lock()
for i in range(10):
    threading.Thread(target=worker,args=(lock,100)).start()

加锁和解锁

• 一般来说，加锁之后还要一些代码实现，在释放之前还有可能抛出异常
• 但是一旦出现异常，锁是无法释放的，但当前线程可能因为这个异常被终止，这就产生了死锁
• 加锁和解锁的常用语句：
• • try……finally,使用这种方式保证，出现异常时锁的释放
• • with上下文管理器，锁对象支持上下文管理
• 例如：（以下代码逻辑上可能有问题，但是语法没有问题）

import threading
from threading import Thread,Lock
import time


class Counter:

    def __init__(self):
        self._val = 0
        self._lock = Lock()

    def inc(self):
        # 方式一：异常处理
        try:
            self._lock.acquire()#加锁
            self._val+=1
        finally:
            self._lock.release()#解锁

    def dec(self):
        try:
            self._lock.acquire()  # 加锁
            self._val -= 1
        finally:
            self._lock.release()  # 解锁

    @property
    def value(self):
        #方式二：上下文管理器
        with self._lock:
            return self._val

def run_d(c:Counter,count=100):
    for _ in range(count):
        for i in range(-50,50):
            if i<0:
                c.dec()
            else:
                c.inc()

c=Counter()
c1=10
c2=10000
for i in range(c1):
    threading.Thread(target=run_d,args=(c,c2)).start()

# print(threading.current_thread().name)

while 1:
    time.sleep(0.3)
    if threading.active_count() ==1:
        print(threading.enumerate())
        print(c.value)
    else:
        print(threading.enumerate())
        break

锁的应用场景

• 适用于访问和修改同一个共享资源的时候，即读写同一个资源的时候
• 如果全部都是读取同一个资源，就不需要锁，因为可以认为共享资源是不可变的，每一次读取都是同一个值，因此不需要加锁
• 使用锁的注意事项：
• • 少用锁，必要时用锁，因为用了所，多线程访问被锁的资源时，就成了串行，要么排队执行，要么争抢执行，例如告诉公路上的收费通道只有一个，过这个路口必须排队，但是过了这个路口可以并行通行
• 加锁的时间越短越好，不需要应该立即释放
• 一定要避免死锁

非阻塞锁

• 这种形式的锁，在上锁之后不会阻止后面的进程再去拿这把锁
• 也就是是说线程A拿到锁之后，访问共享资源；线程B在线程A没有执行完释放锁的情况下，仍可以去访问共享资源
• 因此可以结合if语句使用，因为锁的返回值是布尔值

import logging
import threading
import time

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)

def worker(tasks):
    for task in tasks:
        time.sleep(0.2)
        if task.lock.acquire(False):# 获取到锁，则返回True，没有则是False
            logging.info("{} {} begin to start".format(threading.current_thread(),task.name))
            time.sleep(3)
            task.lock.release()# 选取适当的时机释放锁
        else:
            logging.info("{} {} begin to working".format(threading.current_thread(), task.name))

class Task:

    def __init__(self,name):
        self.name = name
        self.lock = threading.Lock()

# 构造10个任务，构造10个对象，即10把锁
tasks = [Task("task={}".format(x)) for x in range(10)]

# 启动5个线程，即启动5把锁，一个线程已经拿到锁，另外一个线程就拿不到了
# 就走worker中的else
for i in range(5):
    threading.Thread(target=worker,name="worker={}".format(i),args=(tasks,)).start()

可重入的锁Rlock

• 可重入锁，是线程相关的锁（threading.local 和线程相关，全局域）
• 线程S可以获得可重复锁，并可以多次成功获取，不会阻塞
• 但是，最后要在线程A中做和acquire次数相同的release
• 使用可重入的锁，不能跨线程

import threading
def sub(l):
    l.release() # 报错，不能跨线程

lock = threading.RLock()
print(lock.acquire())
print("***************")
print(lock.acquire(blocking=False))
print(lock.acquire())
print(lock.acquire(timeout=3.55))
print(lock.acquire(blocking=False))
# print(lock.acquire(blocking=False,timeout=10)) # 会报异常
lock.release()
lock.release()
lock.release()
lock.release()
lock.release()
# lock.release() #  对应异常的那个，多了一次
print("*******************")
print(lock.acquire()) # 主线程中的锁，必须在主线程结束
threading.Thread(target=sub,args=(lock,)).start()# 报错，不能跨县城

Condition

• 构造方法Condition(lock=None)，可以传入一个lock或者Rlock的对象(锁对象)，默认Rlock
• acquire() 和release()，获得锁和取消锁
• wait(self,timeout=None):等待或者超时
• notify(n=1):唤醒之多执行数目个数的等待的线程，没有等待的线程就不会任何操作
• notify_all()；唤醒所有等待的线程
• Condition用于生产者或者消费者模型，为了解决生产者和消费者速度不匹配的问题
• 使用condition，必须先acquire，用完了要release
• 因为内部使用了锁，弄人使用Rliock锁，最好的方式是使用上下文管理器
• 消费者wait等待通知
• 生产者生产信息，对消费者发通知，可以使用notify或者notify_all方法

import logging
import time
import random

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)

#暂时不来考虑线程安全，只是为了演示contition的用法

class DispatcherOne:

    def __init__(self,x=0):
        self.data = x
        self.event = threading.Event()
        self.cond = threading.Condition()

    def produce(self):#  生产者
        for i in range(10):
            data = random.randint(1,100)
            with self.cond:
                self.data = data #   随机生成的数据放置早初始化公共区域
                self.cond.notify_all()  # 条件通知消费者，生产好了，唤醒线程
                logging.info("produce:{} {}".format(threading.current_thread().name, self.data))
            self.event.wait(1)
        self.event.set()

    def custom(self):#消费者
    	#消费者先等待(wait)，等生产者生产数据后通知，等待就是线程阻塞
        while True:# 不断的接受生产者的数据，就需要用到循环
            with self.cond:#上下文管理器
            #self.cond是构造方法，本身就是锁，出上下文之后就关闭
                self.cond.wait(3)# 线程等待，阻止线程再次生产数据
                logging.info("custom:{} {}".format(threading.current_thread().name, self.data))#消费者消费数据
d = DispatcherOne(1)
p = threading.Thread(target=d.produce)
c = threading.Thread(target=d.custom,daemon=False)
c.start()
p.start()

Barrier ——栅栏/屏障

• 此功能为python3.2之后引入的功能
• Barrier(parties, action=None, timeout=None)，构建Barrier对象，置顶参与方的数目
• • tiimeout是weait方法未指定超时的默认值
• Barrier.n_waiting,当前在屏障中等待的线程数
• Barrier.parties,各方数，就是需要多少个等待
• Barrier.wait(timeout=None)，等待通过屏障
• • 返回0到线程数-1的整数，每个线程返回不同
• • 如果wait方法设置了超时，并超时发送，屏障将处于broken状态(打破状态)
• • 从运行下面的代码可以得到：所有的线程都在barrier.wait前等待，直到达到参与者的数目，屏障才会打开；此时所有的线程停止等待，继续执行
• 如果再有线程来，还需要达到参与方的数目才能放行，因此，线程数是参与方的倍数

import logging
import threading

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)

def worker(barrier:threading.Barrier):
    logging.info("wait for {} thread".format(barrier.n_waiting))
    # 屏障前输出当前有几个等待数
    try:
        barrier_id = barrier.wait()#返回分配的每个线程的id，每个线程都相同
        # 运行的时候可以看到，在3个线程没有全部等待之前，所有的线程都阻塞到这一块儿
        # 达到某种条件不等待之后（全部的参与者参与进来之后），下面的打印，是线程抢着进行
        logging.info("after barrier {}".format(barrier_id))
    except threading.BrokenBarrierError:# 如果打破屏障，就打印下面的信息
        logging.info("Broken Barrier")

barrier = threading.Barrier(3)#3为三个参与方

for x in range(5):
    # 这里起大于参与者的线程，如果起的线程个数非参与方的倍数，线程会一直等待，不会结束
    # 例如，参与方3，起了5个线程，日志打印一轮后，会在 barrier.wait()的地方阻塞两个线程
    threading.Event().wait(timeout=2)
    threading.Thread(target=worker,
                     name="worker-{}".format(x),
                     args=(barrier,)).start()

• Barrier.broken,如果屏障处于打破状态，返回True
• Barrier.abort()，将屏障处于broken的状态
• • 等待中的线程或者调用等待方法的线程中都会抛出BrokenBarrierError的异常
• • 直到reset方法来回复屏障
• Barrier.reset()，恢复屏障，重新开始拦截
• Barrier中的wait方法如果超时，屏障将处于broken状态，就像执行了abort方法，直到再次reset恢复屏障

import logging
import threading

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)

def worker(barrier:threading.Barrier):
    logging.info("wait for {} thread".format(barrier.n_waiting))
    try:
        barrier_id = barrier.wait()
        #barrier_id = barrier.wait(timeout=0.5)#barrier的wait方法超时
        logging.info("after barrier {}".format(barrier_id))
    except threading.BrokenBarrierError:# 如果打破屏障，就打印下面的信息
        logging.info("Broken Barrier")

barrier = threading.Barrier(3)#3为三个参与方

for x in range(1,8):
    threading.Event().wait(timeout=2)
    threading.Thread(target=worker,
                     name="worker-{}".format(x),
                     args=(barrier,)).start()
    if x==2:
        barrier.abort()# 手动打破异常，会返回异常处理中的Broken Barrier
        logging.info("当前线程状态：{}" .format(barrier.broken))# 打印屏障状态
    elif x==4:
        barrier.reset()# 屏障恢复
        logging.info("当前线程状态：{}".format(barrier.broken))

Barrier的应用

• 并发初始化
• 所有的线程都必须初始化之后才能继续工作，例如运行前加载数据，检查，如果这些工作没有完成，活着开始运行，就不能正常工作
• 或者：一个功能需要10个线程完成10个步骤（1个线程1个步骤）才嫩个继续向下进行，就需要先完成的等待其他线程完成步骤

Semaphone信号量

• 和lock很像，信号量对象内部维护一个倒计数器
• 每一次acquire都会-1，当acquire方法发现技术为0时，就阻塞请求线程，直到其他的线程release后，计数器大于0才会恢复阻塞的线程
• Semaphore(value=1),构造方法，value小鱼0，就会抛出ValueError的异常
• Semaphore(value=1).acquire(),获取信号量，计数器减1，获取成功则返回True
• Semaphore(value=1).release()，释放信号量，计数器加1
• 计数器永远不会低于0，因为acquire的时候，发现等于0就会阻塞
• 使用Semaphone，没有acquire直接release超过了约束值，不会报错，为了约束这种情况，需要使用构造方法：BoundedSemaphore
• • BoundedSemaphore，有界的信号量，不允许使用release超出初始值的范围，否则就会抛出ValueError的异常

# 可以跨线程
import logging
import threading

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)
def worker(s:threading.Semaphore):
    logging.info("in sub thread")
    logging.info(s.release())
    logging.info("sub thread over")

#信号量
s= threading.Semaphore(3)
logging.info(s.acquire())
logging.info(s.acquire())
logging.info(s.acquire())
threading.Thread(target=worker,args=(s,)).start()

# 例子二
import logging
import threading

FORMAT = "%(asctime)s-%(threadName)s-%(thread)d-%(message)s"
logging.basicConfig(format=FORMAT,level=logging.INFO)
def worker(s:threading.Semaphore):
    logging.info("in sub thread")
    logging.info(s.acquire())
    logging.info("sub thread over")

#信号量
s= threading.Semaphore(3)
logging.info(s.acquire())
logging.info(s.acquire())
logging.info(s.acquire())
threading.Thread(target=worker,args=(s,)).start()

print("…………………………")
logging.info(s.acquire(False))
logging.info(s.acquire(timeout=3))

s.release()#释放信号量
print("end")