Python threading和Thread模块及线程的实现

Python是一门支持多线程编程的语言，它提供了threading和Thread模块来支持多线程编程。线程是程序中一个独立的执行流程，Python中的多线程可以充分利用多核CPU的优势，从而提高程序的并发能力和效率。

Thread模块

Thread模块是Python提供的最简单的多线程实现方式，它包含了线程相关的一些基础操作函数和类。在使用Thread模块时，需要导入thread模块，然后创建线程实例，最后通过调用线程实例的start()方法启动线程。

创建线程

Thread模块提供了Thread类用于创建线程。下面是一个示例：

import thread
import time

# 定义线程函数
def print_time(thread_name, delay):
    count = 0
    while count < 5:
        time.sleep(delay)
        count += 1
        print(thread_name + "： " + time.ctime(time.time()))

# 创建线程实例
try:
    thread.start_new_thread(print_time, ("Thread-1", 1))
    thread.start_new_thread(print_time, ("Thread-2", 2))
except:
    print("Error: unable to start thread")

# 等待所有线程执行完毕
while True:
    pass

在该示例中，我们使用thread模块中的start_new_thread()函数创建了两个线程实例，这两个线程分别使用不同的时间间隔来输出当前时间。我们还使用一个无限循环语句来等待所有线程执行完毕。需要注意的是，在使用Thread模块时，主线程必须一直运行，否则子线程也会退出。

线程同步

多线程程序中，为了确保多个线程之间的访问安全，需要使用线程同步。Thread模块提供了Lock类用于实现线程同步。下面是一个示例：

import thread
import time

# 定义全局变量
count = 0
lock = thread.allocate_lock()

# 定义线程函数
def increment_count():
    global count, lock
    lock.acquire()
    count += 1
    time.sleep(1)
    print("New Count: ", count)
    lock.release()

# 创建线程实例
try:
    thread.start_new_thread(increment_count, ())
    thread.start_new_thread(increment_count, ())
except:
    print("Error: unable to start thread")

# 等待所有线程执行完毕
while True:
    pass

在该示例中，我们定义了一个全局变量count，并使用Lock类中的acquire()和release()方法获取和释放锁。在每个线程执行完对count的操作后，我们都会输出更新后的count值，以便观察线程同步的效果。

threading模块

threading模块是Python比较高级的多线程实现方式，它在Thread模块的基础上提供了更多的高级功能，如线程间通信、定时器等。在使用threading模块时，需要导入threading模块，然后通过继承Thread类或使用函数式编程来创建线程。

创建线程

下面是通过继承Thread类来创建线程的示例：

import threading
import time

# 定义线程类
class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, thread_name, delay):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.thread_name = thread_name
        self.delay = delay

    # 线程执行的函数
    def run(self):
        count = 0
        while count < 5:
            time.sleep(self.delay)
            count += 1
            print(self.thread_name + "： " + time.ctime(time.time()))

# 创建线程实例
thread1 = MyThread("Thread-1", 1)
thread2 = MyThread("Thread-2", 2)

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待线程结束
thread1.join()
thread2.join()

在该示例中，我们通过继承Thread类来创建线程，在自定义的线程类MyThread中重写run()方法来定义线程执行的具体操作。在创建线程实例后，我们直接调用线程实例的start()方法来启动线程，然后使用线程实例的join()方法等待线程执行完成。

下面是通过函数式编程来创建线程的示例：

import threading
import time

# 定义线程函数
def print_time(thread_name, delay):
    count = 0
    while count < 5:
        time.sleep(delay)
        count += 1
        print(thread_name + "： " + time.ctime(time.time()))

# 创建线程实例
thread1 = threading.Thread(target=print_time, args=("Thread-1", 1))
thread2 = threading.Thread(target=print_time, args=("Thread-2", 2))

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待线程结束
thread1.join()
thread2.join()

在该示例中，我们使用threading模块的Thread类来创建线程实例，同时使用target和args参数来指定线程执行的函数和参数。

线程同步

和Thread模块类似，threading模块也提供了Lock类用于实现线程同步。下面是一个示例：

import threading
import time

# 定义全局变量
count = 0
lock = threading.Lock()

# 定义线程函数
def increment_count():
    global count, lock
    lock.acquire()
    count += 1
    time.sleep(1)
    print("New Count: ", count)
    lock.release()

# 创建线程实例
thread1 = threading.Thread(target=increment_count)
thread2 = threading.Thread(target=increment_count)

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待线程结束
thread1.join()
thread2.join()

在该示例中，我们定义了一个全局变量count，并使用Lock类中的acquire()和release()方法获取和释放锁。和Thread模块的示例类似，我们在每个线程执行完对count的操作后，都会输出更新后的count值，以便观察线程同步的效果。

注意，需要使用threading模块的Lock类来代替Thread模块的lock实现线程同步，因为在Python3中，thread模块已经将锁的实现移到了_thread实现中，不再提供独立的Lock类。