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详解 5 种 Python 线程锁

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气泡水Lv.2 显示全部楼层 发表于 2021-11-22 14:37:39 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
  锁的作用

  锁是Python提供给我们能够自行操控线程切换的一种手段,使用锁可以让线程的切换变的有序。

  一旦线程的切换变的有序后,各个线程之间对数据的访问、修改就变的可控,所以若要保证线程安全,就必须使用锁。

  threading模块中提供了5种最常见的锁,下面是按照功能进行划分:

  同步锁:lock(一次只能放行一个)

  递归锁:rlock(一次只能放行一个)

  条件锁:condition(一次可以放行任意个)

  事件锁:event(一次全部放行)

  信号量锁:semaphore(一次可以放行特定个)

  1、Lock() 同步锁

  基本介绍

  Lock锁的称呼有很多,如:

  同步锁

  互斥锁

  它们是什么意思呢?如下所示:

  互斥指的是某一资源同一时刻仅能有一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排他性,但是互斥无法限制访问者对资源的访问顺序,即访问是无序的

  同步是指在互斥的基础上(大多数情况),通过其他机制实现访问者对资源的有序访问

  同步其实已经实现了互斥,是互斥的一种更为复杂的实现,因为它在互斥的基础上实现了有序访问的特点

  使用方式

  同步锁一次只能放行一个线程,一个被加锁的线程在运行时不会将执行权交出去,只有当该线程被解锁时才会将执行权通过系统调度交由其他线程。

  如下所示,使用同步锁解决最上面的问题:

[Python] 纯文本查看 复制代码
import threading

num = 0


def add():
    lock.acquire()
    global num
    for i in range(10_000_000):
        num += 1
    lock.release()


def sub():
    lock.acquire()
    global num
    for i in range(10_000_000):
        num -= 1
    lock.release()

if __name__ == "__main__":
    lock = threading.Lock()

    subThread01 = threading.Thread(target=add)
    subThread02 = threading.Thread(target=sub)

    subThread01.start()
    subThread02.start()

    subThread01.join()
    subThread02.join()

    print("num result : %s" % num)

# 结果三次采集
# num result : 0
# num result : 0
# num result : 0


  这样这个代码就完全变成了串行的状态,对于这种计算密集型I/O业务来说,还不如直接使用串行化单线程执行来得快,所以这个例子仅作为一个示例,不能概述锁真正的用途。

  死锁现象

  对于同步锁来说,一次acquire()必须对应一次release(),不能出现连续重复使用多次acquire()后再重复使用多次release()的操作,这样会引起死锁造成程序的阻塞,完全不动了,如下所示:

[Python] 纯文本查看 复制代码
import threading

num = 0


def add():
    lock.acquire()  # 上锁
    lock.acquire()  # 死锁
    # 不执行
    global num
    for i in range(10_000_000):
        num += 1
    lock.release()
    lock.release()


def sub():
    lock.acquire()  # 上锁
    lock.acquire()  # 死锁
    # 不执行
    global num
    for i in range(10_000_000):
        num -= 1
    lock.release()
    lock.release()


if __name__ == "__main__":
    lock = threading.Lock()

    subThread01 = threading.Thread(target=add)
    subThread02 = threading.Thread(target=sub)

    subThread01.start()
    subThread02.start()

    subThread01.join()
    subThread02.join()

    print("num result : %s" % num)


  with语句

  由于threading.Lock()对象中实现了__enter__()与__exit__()方法,故我们可以使用with语句进行上下文管理形式的加锁解锁操作:

[Python] 纯文本查看 复制代码
import threading

num = 0


def add():
    with lock:
        # 自动加锁
        global num
        for i in range(10_000_000):
            num += 1
        # 自动解锁


def sub():
    with lock:
        # 自动加锁
        global num
        for i in range(10_000_000):
            num -= 1
        # 自动解锁


if __name__ == "__main__":
    lock = threading.Lock()

    subThread01 = threading.Thread(target=add)
    subThread02 = threading.Thread(target=sub)

    subThread01.start()
    subThread02.start()

    subThread01.join()
    subThread02.join()

    print("num result : %s" % num)
    
# 结果三次采集
# num result : 0
# num result : 0
# num result : 0


  2、RLock() 递归锁

  基本介绍

  递归锁是同步锁的一个升级版本,在同步锁的基础上可以做到连续重复使用多次acquire()后再重复使用多次release()的操作,但是一定要注意加锁次数和解锁次数必须一致,否则也将引发死锁现象。

  使用方式

  以下是递归锁的简单使用,下面这段操作如果使用同步锁则会发生死锁现象,但是递归锁不会:

[Python] 纯文本查看 复制代码
import threading

num = 0


def add():
    lock.acquire()
    lock.acquire()
    global num
    for i in range(10_000_000):
        num += 1
    lock.release()
    lock.release()


def sub():
    lock.acquire()
    lock.acquire()
    global num
    for i in range(10_000_000):
        num -= 1
    lock.release()
    lock.release()


if __name__ == "__main__":
    lock = threading.RLock()

    subThread01 = threading.Thread(target=add)
    subThread02 = threading.Thread(target=sub)

    subThread01.start()
    subThread02.start()

    subThread01.join()
    subThread02.join()

    print("num result : %s" % num)

# 结果三次采集
# num result : 0
# num result : 0
# num result : 0


  with语句

  由于threading.RLock()对象中实现了__enter__()与__exit__()方法,故我们可以使用with语句进行上下文管理形式的加锁解锁操作:

[Python] 纯文本查看 复制代码
import threading

num = 0


def add():
    with lock:
        # 自动加锁
        global num
        for i in range(10_000_000):
            num += 1
        # 自动解锁


def sub():
    with lock:
        # 自动加锁
        global num
        for i in range(10_000_000):
            num -= 1
        # 自动解锁


if __name__ == "__main__":
    lock = threading.RLock()

    subThread01 = threading.Thread(target=add)
    subThread02 = threading.Thread(target=sub)

    subThread01.start()
    subThread02.start()

    subThread01.join()
    subThread02.join()

    print("num result : %s" % num)

# 结果三次采集
# num result : 0
# num result : 0
# num result : 0




  
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