python多线程threading.Lock锁用法实例

下面是详细讲解“python多线程threading.Lock锁用法实例”的完整攻略。

1. 什么是线程锁

多线程程序中，多个线程同时访问同一个共享变量时，可能导致数据错误或异常行为。线程锁可以解决这个问题，它确保了同时只有一个线程可以访问共享资源。

2. threading.Lock

Python 标准库中提供了 threading 模块，其中有一个 Lock 类，可以用于实现线程锁。

Lock.acquire() 获取锁，如果锁已经被其他线程占用，则阻塞；如果锁未被占用，则将其占用。

Lock.release() 释放锁，如果锁未被占用，则抛出异常。

下面是一个简单的 Lock 使用示例：

import threading

counter = 0
lock = threading.Lock()

def worker():
    global counter
    lock.acquire()
    for i in range(100000):
        counter += 1
    lock.release()

threads = []
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=worker)
    threads.append(t)

for t in threads:
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

print(counter)

在上面的示例中，我们定义了一个 counter 变量，多个线程会同时访问这个变量。为了保证正确性，我们使用了一个 Lock 对象来同步多个线程对 counter 变量的访问。在 worker 函数中，我们首先获取锁，然后对 counter 进行加一操作，最后释放锁。这样可以保证同一时间只有一个线程对 counter 进行加一操作。

3. 另一个 Lock 实例

下面是另一个 Lock 使用示例，它可以模拟一个读写锁的行为。读写锁是一种特殊的锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

import threading

class RWLock:
    def __init__(self):
        self._read_lock = threading.Lock()
        self._write_lock = threading.Lock()
        self._read_count = 0

    def acquire_read(self):
        self._read_lock.acquire()
        self._read_count += 1
        if self._read_count == 1:
            self._write_lock.acquire()
        self._read_lock.release()

    def release_read(self):
        self._read_lock.acquire()
        self._read_count -= 1
        if self._read_count == 0:
            self._write_lock.release()
        self._read_lock.release()

    def acquire_write(self):
        self._write_lock.acquire()

    def release_write(self):
        self._write_lock.release()

counter = 0
rwlock = RWLock()

def reader():
    global counter
    rwlock.acquire_read()
    print('read:', counter)
    rwlock.release_read()

def writer():
    global counter
    rwlock.acquire_write()
    counter += 1
    print('write:', counter)
    rwlock.release_write()

threads = []
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=reader)
    threads.append(t)

t = threading.Thread(target=writer)
threads.append(t)

for t in threads:
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

print(counter)

在上面的示例中，我们定义了一个 RWLock 类，它包含了两个 Lock 对象，一个用于读操作，一个用于写操作。在一个线程进行写操作时，会获取写锁，此时其他线程无法读或写，直到写操作完成并释放锁。在多个线程进行读操作时，会获取读锁，读操作可以同时进行，直到最后一个读操作完成并释放读锁时，写操作才能进行。

4. 总结

在多线程程序中，线程锁是非常重要的。Python 标准库提供了 threading.Lock 类，可以很方便地实现线程锁。在实际应用中，线程锁的应用非常广泛，比如实现计数器、队列、缓存等。因此，掌握线程锁的使用方法对于编写高效、正确的多线程程序非常有必要。