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97、Python并发编程：多线程实现的两种方式

news 2024/10/31 9:09:53

引言

从这篇文章开始，我们开始把Python中的并发编程模型的支持来逐一介绍。首先是Python中关于多线程编程的支持，也就是基于threading模块来介绍如何进行多线程编程。

本文的主要内容有：

1、Thread类的常用方法

2、实现自定义线程的两种方式

Thread类的常用方法

在Python中要实现多线程编程，最简单的方式就是基于threading模块的Thread类来实现，首先来看下该类中的常用方法。

1、__init__()方法

关于Thread类的初始化方法__init__()，从定义中可以看到：

1、参数target：是一个很核心的参数，用于实现线程要执行的主体业务逻辑，该参数接收一个可调用对象，通常可以是一个函数的引用。

2、参数args：是线程在执行时调用target参数时，需要传入的参数列表，必须是一个元组。

3、参数name：用于自定义线程的名称，默认情况下，每个线程都会有一个形式为“Thread-N"的唯一的名称，为了更好地辨别执行的每个自定义线程，建议指定自定义名称。

4、当我们通过继承Thread类来实现自定义线程类，重载__init__()方法时，必须首先调用Thread类的__init__()方法。

2、run()方法

run()方法是线程中的核心方法，该方法的逻辑代表了线程所承载的业务行为。从文档中可以看出，Thread类的默认run()方法，是实现__init__()方法中所传递的target这个可调用对象的调用操作，同时将args作为参数传递。

如果自定义Thread的子类，通常应该实现该方法的重载，通常的做法是在run()方法中直接编写线程所要实现的业务功能。

需要注意的是，run()方法不应该被直接调用，而是通过Thread对象的start()方法来进行间接调用，否则只是简单的方法在当前线程中的执行，而非新建线程。

3、start()方法

start()方法，用于启动一个线程对象的执行，需要注意的是，该方法最多只能被调用一次，该方法的调用，会将该线程对象的run()方法安排在一个控制线程中等待被调用。

4、join()方法

当某个线程对象的join()方法被调用时，则当前正在执行的线程的执行会被阻塞，直到调用了join()方法的线程对象执行完成才会继续执行。

该方法通常用于进行多个线程之间执行的组织、编排。

5、setDaemon()方法

该方法用于将一个线程设置为守护线程。从文档中，可以看到该方法已经被标记废弃了，后续应当使用daemon这个属性来进行守护线程的设置。

需要说明的有：

1）所谓守护线程是指在后台运行的线程，它存在的目的是为其他非守护线程（也就是用户线程）提供一些支持和服务。

2）当所有的非守护线程都终止时，守护线程会自动终止。

实现自定义线程的两种方式

了解了Thread类中常用的方法之后，我们来看看在Python中实现多线程编程的两种方式（在其他语言中，也基本是类似的方式）。

1、直接使用Thread来实例化线程对象

这种方式主要通过以下步骤来实现：

1）自定义函数封装线程要实现的业务行为。

2）将自定义函数作为target参数，相应的函数实参作为args参数，调用Thread的__init__()方法，来实例化线程对象。

3）调用线程对象的start()方法来启动子线程的执行。

直接看代码：

from threading import Thread
import timelines = 0def code(name, n):global linesprint(f'{name}开始写代码')for i in range(n):print(f'{name}写完{i + 1}行代码')lines += 1time.sleep(1)print(f'{name}代码编写完成')if __name__ == '__main__':frontend_coder = Thread(target=code, args=('前端', 10))backend_coder = Thread(target=code, args=('后端', 10))start_time = time.time()frontend_coder.start()backend_coder.start()frontend_coder.join()backend_coder.join()print(f'总共写了{lines}行代码, 共计耗时{time.time() - start_time}秒')

代码的执行结果：

2、自定义Thread类的子类来自定义线程对象

这种方式来实现多线程主要有以下步骤：

1）自定义类继承自Thread类

2）重载__init__()方法，用于实现相关自定义属性、参数的初始化。在__init__()方法中，记得要首先调用Thread类的__init__()方法。

3）重载run()方法，实现自定义线程的业务功能主体。

直接看代码：

from threading import Thread
import timelines = 0class CoderThread(Thread):def __init__(self, coder, line):super().__init__()self.coder = coderself.line = linedef run(self):global linesprint(f'{self.coder}开始写代码')for i in range(self.line):print(f'{self.coder}写完{i + 1}行代码')lines += 1time.sleep(1)print(f'{self.coder}代码编写完成')if __name__ == '__main__':frontend_coder = CoderThread('前端', 10)backend_coder = CoderThread('后端', 10)start_time = time.time()frontend_coder.start()backend_coder.start()frontend_coder.join()backend_coder.join()print(f'总共写了{lines}行代码, 共计耗时{time.time() - start_time}秒')

执行结果与第一种方式完全一样，这里就不贴出来了。

3、两种方法的比较

直观来看，第一种方式似乎更加简洁，所以，初学者通常会更倾向于使用第一种方式。其实，两种方式各有其适用的场景。

实例化Thread对象的方式，更加适用于简单的并发任务，不需要进行复杂的状态管理。语法简单、代码量少、能够快速实现并发任务。但是，缺点是对于复杂的逻辑或者状态管理不够灵活。

通过继承Thread类来实现多线程的方式，更加适用于需要封装复杂逻辑或者状态管理的并发任务。灵活性高、易于扩展和重用、代码的组织更加模块化。但是，缺点就是语法相对复杂，需要编写一些样板代码。