Python 简单理解多线程

Python中实现多线程需要使用到 threading 库，其中每一个 Thread类 的实例控制一个线程。

Thread类

#类签名

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

　　简单介绍一些初始化参数：

target： 指定线程由 run () 方法调用的可调用对象。默认为 None, 意味着不调用任何内容。

name： 指定该线程的名称。 在默认情况下，创建一个唯一的名称。

args： target调用的实参，元组格式。默认为 ()，即不传参。

daemon： 为False表示父线程在运行结束时需要等待子线程结束才能结束程序，为True则表示父线程在运行结束时，子线程无论是否还有任务未完成都会跟随父进程退出，结束程序。

线程启动：

import threading

def worker(arg):#线程执行的目标函数
    print("I'm working {}".format(arg))
    print("Fineshed")

t = threading.Thread(target=worker,args=(threading.current_thread(),),name="firstworker")#线程对象
t.start()#启动线程

运行结果：
I'm working <_MainThread(MainThread, started 10936)>
Fineshed

　　上面例子中，当函数执行完之后，线程也就跟着退出了。

线程的传参：

import threading

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

t = threading.Thread(target=add,args=(4,5))
t.start()

print("====end===")
运行结果：
9
====end===

　　线程的传参和函数传参没有区别，只需要注意传入的必须为元祖格式。

线程退出：

如果线程中任务是无限循环语句，那这个线程将无法自动停止。

Python线程退出条件有以下几种：

1、线程内的函数语句执行完毕，线程自动结束

2、线程内的函数抛出未处理的异常

import threading
import time

def worker(arg):
    while True:
        time.sleep(1)
        print("I'm working {}".format(arg))
    print("Fineshed")

t = threading.Thread(target=worker,args=(threading.current_thread(),),name="firstworker")
t.start()
运行结果：
I'm working <_MainThread(MainThread, stopped 2468)>
I'm working <_MainThread(MainThread, stopped 2468)>
I'm working <_MainThread(MainThread, stopped 2468)>
...

　　上面例子中，线程启动后，将一直循环下去，线程不会自动退出。

import threading
import time

def worker(arg):
    count = 0
    while True:
        if count > 5:
            raise RuntimeError(count)
        time.sleep(1)
        print("I'm working {}".format(arg))
        count += 1
    print("Fineshed")

t = threading.Thread(target=worker,args=(threading.enumerate(),))
t.start()

print("====end===")

运行结果：
====end===
I'm working [<_MainThread(MainThread, stopped 10992)>]
I'm working [<_MainThread(MainThread, stopped 10992)>]
I'm working [<_MainThread(MainThread, stopped 10992)>]
I'm working [<_MainThread(MainThread, stopped 10992)>]
I'm working [<_MainThread(MainThread, stopped 10992)>]
I'm working [<_MainThread(MainThread, stopped 10992)>]
Exception in thread Thread-1:
Traceback (most recent call last):
  File "C:/python/test.py", line 8, in worker
    raise RuntimeError(count)
RuntimeError: 6

　　上面例子中，演示了触发异常自动退出线程。但最先打印的是主程序的"===end==="语句，是因为在程序中，主线程启动一个线程后，不会等待子线程执行完毕，就继续执行了后续语句，在执行完主线程语句后，发现还有子线程没有结束，于是等待子线程执行结束，子线程在运行时抛出了未处理的异常，最终子线程结束，主线程也随之结束。这里需要了解daemon线程和non-daemon线程，稍后就会介绍。

threading属性：

threading.current_thread()   返回当前线程对象
threading.main_thread()      返回主线程对象
threading.active_count()     返回处于Active状态的线程个数
threading.enumerate()        返回所有存活的线程的列表，不包括已经终止的线程和未启动的线程
threading.get_ident()        返回当前线程的ID，非0整数

举例：

import threading
import time

def showthreadinfo():
    print("current thread = {}".format(threading.current_thread()))
    print("main thread  = {}".format(threading.main_thread()))
    print("active thread count = {}".format(threading.active_count()))
    print("active thread list = {}".format(threading.enumerate()))
    print("thread id = {}".format(threading.get_ident()))
    print("~~~~~~~~~~~~~")

def add(x,y):
    time.sleep(1)
    showthreadinfo() #子线程中调用
    print(x+y)

showthreadinfo() #主线程中调用
time.sleep(1)

t = threading.Thread(target=add,args=(4,5))
t.start()

print("====end===")

运行结果：
current thread = <_MainThread(MainThread, started 192)>
main thread  = <_MainThread(MainThread, started 192)>
active thread count = 1
active thread list = [<_MainThread(MainThread, started 192)>]
thread id = 192
~~~~~~~~~~~~~
====end===
current thread = <Thread(Thread-1, started 8424)>
main thread  = <_MainThread(MainThread, stopped 192)>
active thread count = 2
active thread list = [<_MainThread(MainThread, stopped 192)>, <Thread(Thread-1, started 8424)>]
thread id = 8424
~~~~~~~~~~~~~
9

　　上面例子中，在主线程中只能看到存活的只有自己，因为子线程还没有启动，且它的父线程就是它自己。子线程启动时，它的名字为Thread-1，这个名字是解释器自动命名的，如果定义线程对象时添加了name="threadName",则这里显示的就是threadName；同时，子线程的父线程就是主线程，也就是说谁启动的线程谁就是它的父线程；子线程能看到的存活线程有父线程和自身。

Thread实例的属性：

threading.current_thread().name        线程名，只是一个标识符，可以使用getName()、setName()获取和运行时重命名。
threading.current_thread().ident       线程ID，非0整数。线程启动后才会有ID，否则为None。线程退出，此ID依旧可以访问。此ID可以重复使用
threading.current_thread().is_alive()  返回线程是否存活，布尔值，True或False。

举例：

import threading
import time

def worker():
    count = 1
    while True:
        if count >= 6:
            break
        time.sleep(1)
        count += 1
        print("thread name = {}".format(threading.current_thread().name))

t = threading.Thread(target=worker,name="MyThread")
t.start()

while True:
    time.sleep(1.1)
    if t.is_alive():
        print("{} {} alive".format(t.name,t.ident))
    else:
        print("{} {} alive".format(t.name, t.ident))
        t.start()

print("====end===")

运行结果：
thread name = MyThread
MyThread 9400 alive
thread name = MyThread
MyThread 9400 alive
thread name = MyThread
MyThread 9400 alive
thread name = MyThread
MyThread 9400 alive
thread name = MyThread
MyThread 9400 alive
Traceback (most recent call last):
  File "C:/python/test.py", line 22, in <module>
    t.start()
    raise RuntimeError("threads can only be started once")
RuntimeError: threads can only be started once

　　从上面例子中可以看到子线程存活时的名字和线程ID，但在线程退出后，尝试再次启动线程时，抛出RuntimeError异常，表明线程对象在定义后只能启动一次。

举例 getName()和setName()：

import threading
import time

def add(x,y):
    for _ in range(5):
        time.sleep(1)
        print("x+y={}".format(x+y))

t = threading.Thread(target=add,name="MyThread",args=(6,7))
t.start()

while True:
    time.sleep(1)
    if t.is_alive():
        print("{} {} alive".format(t.name,t.ident))
        print("Thread name",t.getName())
        t.setName("MyThreadTwo")
    else:
        print("{} {} alive".format(t.name, t.ident))
        print("Thread abort....")
        break
        # t.start()

print("====end===")

运行结果：
MyThread 2564 alive
Thread name MyThread
x+y=13
MyThreadTwo 2564 alive
Thread name MyThreadTwo
x+y=13
MyThreadTwo 2564 alive
Thread name MyThreadTwo
x+y=13
MyThreadTwo 2564 alive
Thread name MyThreadTwo
x+y=13
MyThreadTwo 2564 alive
Thread name MyThreadTwo
x+y=13
MyThreadTwo 2564 alive
Thread abort....
====end===

　　上面例子演示了在运行时获取线程名和重命名线程名。

线程的start()和run()方法：

start()：

import threading
import time

def add(x,y):
    for _ in range(5):
        time.sleep(0.5)
        print("x+y={}".format(x+y))

class MyThread(threading.Thread):
    def start(self):
        print('start~~~~~~~~~~')
        super().start()

    def run(self):
        print('run~~~~~~~~~~~~')
        super().run()  #调用父类的start()和run()方法

t = MyThread(target=add,name="MyThread",args=(6,7))
t.start()
# t.run()
print("====end===")

运行结果：
start~~~~~~~~~~
run~~~~~~~~~~~~
====end===
x+y=13
x+y=13
x+y=13
x+y=13
x+y=13

　　从上面的例子中，可以看出start()方法会先运行start()方法，再运行run()方法。

跟进一下start() 方法源码中的调用过程：

1、def start(self):
    _start_new_thread(self._bootstrap, ())
    ....

2、_start_new_thread = _thread.start_new_thread

3、def start_new_thread(function, args, kwargs=None):
    pass

4、def _bootstrap(self):
    self._bootstrap_inner()

5、def _bootstrap_inner(self):
    ....
    try:
        self.run()#最终start()方法调用了run()方法
    except SystemExit:
        pass

　　从上面跟踪源码的过程大概了解了start()方法如何调用到了run()方法。

run()方法：

import threading
import time

def add(x,y):
    for _ in range(5):
        time.sleep(0.5)
        print("x+y={}".format(x+y))

class MyThread(threading.Thread):
    def start(self):
        print('start~~~~~~~~~~')
        super().start()

    def run(self):
        print('run~~~~~~~~~~~~')
        super().run()  #调用父类的start()和run()方法

t = MyThread(target=add,name="MyThread",args=(6,7))
# t.start()
t.run()
print("====end===")

运行结果：
run~~~~~~~~~~~~
x+y=13
x+y=13
x+y=13
x+y=13
x+y=13
====end===

　　上面例子中，运行线程的run()方法只能调用到run()方法。

跟踪一下run() 方法在源码中的调用过程：

1、def __init__(self, group=None, target=None, name=None,
                 args=(), kwargs=None, *, daemon=None):
    self._target = target
    self._args = args
    self._kwargs = kwargs
    ....

2、def run(self):
    if self._target:
        self._target(*self._args, **self._kwargs)
    ....

　　可以看出，_target是我们传入的目标函数，run()方法其实就类似一个装饰器，最终还是将_args 和_kwargs 参数传入目标函数运行，返回结果。

start() --> run() --> _target()

run() --> _target()

上面两个例子简单介绍了start()方法和run()方法的调用，下一篇文章再详细看一下它们到底有什么区别。

总结：

本文主要介绍了： Thread类、线程启动、线程的传参、线程退出、threading属性、Thread实例的属性、举例getName()和setName()、线程的start()和run()方法