threading之Lock对象

要介绍Python的threading模块中的Lock对象前, 首先应该了解以下两个概念:

线程安全
资源竞争

一.线程安全与资源竞争

1.基本概念: 指某个函数/函数库在多线程环境中被调用时, 能够正确地处理多个线程之间的共享变量, 使程序功能正常完成. 多个线程访问同一个对象时, 如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行, 也不需要进行额外的同步, 或者在调用方进行任何其他操作,调用这个对象的行为都可以获得正确的结果, 那么这个对象就是线程安全的. 或者说: 一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性, 也就是说我们不用考虑同步的问题.

2.示例: 比如有间银行只有1000元, 而两个人同时提领1000元时,就有可能拿到总计2000元的金额. 为了避免这个问题, 该间银行提款时应该使用互斥锁, 即意味着对同一个资源处理时, 前一个提领交易完成后才处理下一笔交易.

3.线程安全意义:

可以从多个线程中调用, 无需调用方有任何操作.
可以同时被多个线程调用,无需线程之间不必要的交互.

4.是否线程安全:

如果一个资源的创建/使用/销毁都是在一个线程内完成, 且永远不会脱离该线程的控制, 则该资源的使用是线程安全的.

5.资源竞争: 即多个线程对同一个资源的改写时, 存在的一种竞争. 如果仅仅是读操作, 则不存在资源竞争的情况.

二.Lock

1.基本概念: 因为存在上述所说的线程安全与资源竞争的情况, 所以引入了线程锁. 即通过锁来进行资源请求的限制, 以保证同步执行,避免资源被污染或预期结果不符. 线程锁存在两种状态: 锁定(locked)和非锁定(unlocked).

2.基本方法:

acquire(blocking=True, timeout=-1): 获取锁. 当参数blocking为真时, 则获取锁的线程会被阻塞, 直到此锁被其他线程释放. 当参数blocking为假时, 则获取锁的线程不会被阻塞, 如果锁被其他线程持有, 则会直接返回False. 当参数blocking设置为真,且设置了超时时间timeout时, 线程会被阻塞timeout时间, 然后返回.
release(): 释放锁. 可以被任何线程调用, 不仅仅是持有锁的线程. 当锁是锁定状态时, 调用此方法将会解锁.

3.使用示例:

# -*- coding: utf-8 -*-
import threading


class Thread01(threading.Thread):

    def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self)

    def run(self):
        global counter, lock
        if lock.acquire():
            for i in range(10):
                counter += 1
                print("thread:{} counter:{}".format(self.name, counter))
        lock.release()


class Thread02(threading.Thread):

    def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self)

    def run(self):
        global counter, lock
        if lock.acquire():
            for i in range(10):
                counter += 10
                print("thread:{} counter:{}".format(self.name, counter))
        lock.release()


if __name__ == '__main__':
    counter = 0
    lock = threading.Lock()
    t1 = Thread01()
    t2 = Thread02()
    t1.start()
    t2.start()

上述示例如果在不加锁的情况下, 将会出现打印顺序混乱的情况, 不过最终结果都是正确的, 因为即使线程交替执行, 但最终的结果都是一致.