多线程python的实现及多线程有序性

多线程Python的实现

在Python中，实现多线程功能有多种方式。我们可以使用Thread类或者使用concurrent.futures模块中的ThreadPoolExecutor类，这里将分别介绍这两种方式。

使用Thread类实现多线程

使用Thread类实现多线程的方式非常简单。下面是一个简单的例子：

import threading
import time

def worker():
    print('Starting worker')
    time.sleep(2)
    print('Finished worker')

# 创建三个线程
threads = []
for i in range(3):
    t = threading.Thread(target=worker)
    threads.append(t)

# 启动三个线程
for t in threads:
    t.start()

# 等待三个线程执行完成
for t in threads:
    t.join()

print('All threads finished')

上述代码中，我们首先定义了一个worker函数，该函数将在每个线程中执行。然后我们创建三个线程，将其加入到列表中，并依次启动每个线程。最后，我们等待每个线程执行完成（join方法），并打印出执行结果。

使用ThreadPoolExecutor类实现多线程

除了使用Thread类外，我们还可以使用concurrent.futures模块中的ThreadPoolExecutor类来实现多线程。我们将定义一个函数，该函数将作为每个线程中执行的入口。在main函数中，我们创建一个ThreadPoolExecutor对象，并使用submit方法将该函数提交给线程池，从而创建多个线程。

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import time

def worker():
    print('Starting worker')
    time.sleep(2)
    print('Finished worker')

def main():
    # 创建线程池
    with ThreadPoolExecutor(max_workers=3) as executor:
        # 提交三个任务给线程池执行
        for i in range(3):
            executor.submit(worker)

    print('All threads finished')

if __name__ == '__main__':
    main()

上述代码中，我们使用with语句创建ThreadPoolExecutor对象，并指定最大工作线程数为3。然后，我们使用submit方法将worker函数提交给线程池执行，从而创建三个线程。最后，我们等待所有线程执行完成，并打印出执行结果。

多线程有序性

在使用多线程时，有时我们需要确保线程之间的执行顺序。为此，我们可以使用锁（Lock）、事件（Event）等线程同步机制来实现多线程有序性。

下面是一个使用Lock对象实现多线程有序性的例子：

import threading

# 用于锁定线程
lock = threading.Lock()

def worker(num):
    # 获取锁
    lock.acquire()
    try:
        print('Starting worker {}'.format(num))
    finally:
        # 释放锁
        lock.release()

    # 模拟耗时操作
    for i in range(1000000):
        pass

    # 获取锁
    lock.acquire()
    try:
        print('Finished worker {}'.format(num))
    finally:
        # 释放锁
        lock.release()

# 创建三个线程
threads = []
for i in range(3):
    t = threading.Thread(target=worker, args=(i,))
    threads.append(t)

# 启动三个线程
for t in threads:
    t.start()

# 等待三个线程执行完成
for t in threads:
    t.join()

在上述代码中，我们定义了一个worker函数，该函数接受一个参数num，用于标识不同的线程。在worker函数的开头和结尾，我们都使用了lock.acquire和lock.release方法来锁定线程，从而确保线程之间的执行顺序。最后，我们将worker函数提交给三个线程，并等待它们执行完成。

除了使用锁外，我们还可以使用事件（Event）来实现多线程有序性。事件（Event）允许线程等待某个特定条件的发生，当条件满足时，线程将会被唤醒。下面是一个使用Event对象实现多线程有序性的例子：

import threading

# 用于同步线程
event1 = threading.Event()
event2 = threading.Event()

def worker1():
    print('Starting worker1')
    event1.set()
    event2.wait()
    print('Finished worker1')

def worker2():
    print('Starting worker2')
    event1.wait()
    event2.set()
    print('Finished worker2')

# 创建两个线程
thread1 = threading.Thread(target=worker1)
thread2 = threading.Thread(target=worker2)

# 启动两个线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待两个线程执行完成
thread1.join()
thread2.join()

在上述代码中，我们定义了两个worker函数，它们分别表示线程1和线程2。在这两个函数中，我们使用了Event对象来同步线程。在worker1函数运行时，我们首先设置event1事件为已发生，然后等待event2事件发生。在worker2函数运行时，我们等待event1事件发生，然后设置event2事件为已发生。这样，线程1和线程2就可以按照我们所期望的顺序执行了。最后，我们等待这两个线程执行完成。