Python threading模块condition原理及运行流程详解攻略

1. 什么是Python threading模块condition？

Python threading模块定义了Condition类，它充当Thread间通信的一个中介。它允许一个或多个线程等待另一个线程发出信号，以便它们可以继续执行。

2. Condition的使用流程

2.1 实例化Condition类

首先，我们需要实例化一个Condition类，使用以下代码：

import threading
cond = threading.Condition()

这就创建了一个新的Condition对象。

2.2 开始线程

接下来，我们需要开始线程。Condition需要至少两个线程才能工作。一个线程将等待，另一个线程将唤醒等待线程。以下代码创建了两个线程作为例子：

import threading

cond = threading.Condition()

def thread1():
    with cond:
        cond.wait()
        print("Thread 1 recieved the signal")

def thread2():
    with cond:
        cond.notify()
        print("Thread 2 send the signal")

threading.Thread(target=thread1).start()
threading.Thread(target=thread2).start()

这将启动两个线程，一个等待线程和一个发送线程。注意，wait()和notify()方法必须在“ with 条件: ”块的上下文中使用。

2.3 等待线程

一旦一个线程调用了wait()方法，它将等待直到另一个线程通知它继续执行。在上面的例子中，线程1首先调用wait()方法等待通知。

2.4 发送线程

另一个线程应该在适当的时间调用notify()方法，以通知等待线程继续执行。在上述示例中，线程2调用notify()方法发送信号。

3. 原理

当一个线程调用wait()方法时，它会释放任何锁，并等待Condition对象的通知。当其他线程调用notify()方法时，该线程中的一个线程将被唤醒，并再次获得锁定，以便它可以继续执行。

当多个线程同时调用wait()方法时，它们将进入Condition对象的等待池。当其他线程调用notify()方法时，等待池中的一个线程将被唤醒，并继续执行。

4. 示例说明

4.1 简单示例

以下代码演示如何使用Condition等待和通知：

import threading
import time

condition = threading.Condition()

def consumer():
    with condition:
        condition.wait()
        print("Consumer thread - Consumed")
        condition.notify()

def producer():
    with condition:
        print("Producer thread - Produced")
        condition.notify()
        time.sleep(1)
        condition.wait()

t1 = threading.Thread(target=producer)
t2 = threading.Thread(target=consumer)

t2.start()
t1.start()

t1.join()
t2.join()

输出为：

Producer thread - Produced
Consumer thread - Consumed

在此示例中，consumer()函数等待Condition对象，并在收到通知后继续执行。producer()函数发出通知，并等待Consumer函数通知。

4.2 条件变量的使用

以下代码演示了如何使用条件变量，以保持总和为10. 如果总和小于10，则生成线程继续添加数字。如果总和为10，则等待通知，通知后打印总和。

import random
import threading

condition = threading.Condition()
list_of_numbers = []

def producer():
    with condition:
        while True:
            n = random.randint(1, 5)
            if sum(list_of_numbers) < 10:
                list_of_numbers.append(n)
                print("Produced: ", n)
            else:
                condition.wait()
                print("Sum is 10, waiting for consumer")
            condition.notify()

def consumer():
    with condition:
        while True:
            if sum(list_of_numbers) < 10:
                condition.wait()
            else:
                print("Sum is 10, Consumed: ", list_of_numbers)
                list_of_numbers.clear()
                condition.notify()

t_producer = threading.Thread(target=producer)
t_consumer = threading.Thread(target=consumer)

t_producer.start()
t_consumer.start()

t_producer.join()
t_consumer.join()