Python多线程（二）：多线程编程

上一篇：GIL

多线程编程有两种方式，一种是通过Thread类对线程进行实例化，另外一种是通过继承Thread类并重写其run方法。

通过Thread类实例化进行多线程编程

下面是一个例子：

import threading
import time

def do_something(content, sec):
    print('%s started' % content)
    time.sleep(sec)
    print('%s completed' % content)

def main():
    thread1 = threading.Thread(target=do_something, args=('First task', 2))
    thread2 = threading.Thread(target=do_something, args=('Second task', 4))
    start_time = time.time()
    thread1.start()
    thread2.start()
    print('Last time: %fs' % (time.time() - start_time))

main()

从这个例子中我们可以很容易地看出如果用Thread类实例化的方式创建线程，并通过start()方法开始线程。
结果输入如下：

First task started
Second task started
Last time: 0.000294s
First task completed
Second task completed

为什么这里的时间会是0s呢？原因是因为当我们创建了两个线程并启动后，此时的程序共有三个线程，thread1和thread2为子线程，main函数的线程被称为主线程，可在线程内部通过threading.current_thread()来获取当前线程信息，主线程会默认明名为'MainThread'，可在创建线程时使用参数name标记线程名。当开始了两个子线程后，由于三个线程并行，主线程也要继续运行，而执行两个start()方法的时间很短，所以打印的时间是0s。并且这里的输出结果包含了线程结束语句'... completed'，说明主线程运行结束，程序并没有退出，而是要等子线程运行结束后再退出。

如何使得主线程退出后子线程自动退出呢？只需要对子线程调用setDaemon方法，将子线程标记成守护线程，如下所示：

def main():
    thread1 = threading.Thread(target=do_something, args=('First task', 2))
    thread2 = threading.Thread(target=do_something, args=('Second task', 4))
    thread1.setDaemon(True)
    thread2.setDaemon(True)
    start_time = time.time()
    thread1.start()
    thread2.start()
    print('Last time: %fs' % (time.time() - start_time))

main()

我们再运行程序，得到以下结果：

First task started
Second task started
Last time: 0.000235s

和我们预想的一致，主线程退出后，子线程也退出了，没来得及打印'... completed'语句。

另外一个问题是如何将主线程阻塞，等子线程运行完成后再继续主线程，这样我们就可以获得两个线程并行运行的时间了。只需要对子线程调用join方法就可以将主线程阻塞，如下所示：

def main():
    thread1 = threading.Thread(target=do_something, args=('First task', 2))
    thread2 = threading.Thread(target=do_something, args=('Second task', 4))
    start_time = time.time()
    thread1.start()
    thread2.start()
    thread1.join()
    thread2.join()
    print('Last time: %fs' % (time.time() - start_time))

main()

运行结果如下：

First task started
Second task started
First task completed
Second task completed
Last time: 4.004622s

从结果可以看出，运行时间并不是串行的6s，而是两者中的大者，原因在前一章中提到了，当线程遇到IO操作或者time.sleep时，GIL会释放，将执行权留给其他线程。

通过继承Thread类并重写其run方法进行多线程编程

上面的方法适用于逻辑简单明确的情况，当代码逻辑复杂时，最好使用这种方法，方便代码维护。

如果你明白了上面的方法，只需要进行细微的改动即可，下面是一个例子：

import threading

class DoSomething(threading.Thread):
    def __init__(self, content, sec):
        super().__init__()
        self.content = content
        self.sec = sec
    def run(self):
        print('%s started' % self.content)
        time.sleep(self.sec)
        print('%s completed' % self.content)

def main():
    thread1 = DoSomething('First task', 2)
    thread2 = DoSomething('Second task', 4)
    thread1.start()
    thread2.start()
    thread1.join()
    thread2.join()

main()

可以看出，threading.Thread类的start方法，实际上就是运行其run方法。