Python 线程条件变量 Condition

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      对于线程与线程之间的交互我们在前面的文章已经介绍了 Python 互斥锁 Lock / Python 事件 Event , 今天继续介绍一种线程交互方式 – 线程条件变量 Condition


一.Python 线程条件变量 Condition 函数

  • acquire —  线程锁,注意线程条件变量 Condition 中的所有相关函数使用必须在acquire / release 内部操作;
  • release — 释放锁,注意线程条件变量 Condition 中的所有相关函数使用必须在acquire / release 内部操作;
  • wait( timeout ) —  线程挂起(阻塞状态),直到收到一个 notify 通知或者超时才会被唤醒继续运行(超时参数默认不设置,可选填,类型是浮点数,单位是秒)。wait 必须在已获得 Lock 前提下才能调用,否则会触发 RuntimeError;
  • notify(n=1) —  通知其他线程,那些挂起的线程接到这个通知之后会开始运行,缺省参数,默认是通知一个正等待通知的线程,最多则唤醒 n 个等待的线程。 notify 必须在已获得 Lock 前提下才能调用,否则会触发 RuntimeError ,notify 不会主动释放 Lock ;
  • notifyAll —  如果wait状态线程比较多,notifyAll 的作用就是通知所有线程;

二.Python 线程条件变量 Condition 原理

      Python 互斥锁 Lock,主要作用是并行访问共享资源时,保护共享资源,防止出现脏数据。

      Python 条件变量 Condition 也需要关联互斥锁,同时 Condition 自身提供了 wait / notify / notifyAll 方法,用于阻塞 / 通知其他并行线程,可以访问共享资源了。

      可以这么理解,Condition 提供了一种多线程通信机制,假如线程 1 需要数据,那么线程 1 就阻塞等待,这时线程 2 就去制造数据,线程 2 制造好数据后,通知线程 1 可以去取数据了,然后线程 1 去获取数据。


三.Python 线程条件变量 Condition 使用

案例一:成语接龙

# !usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
"""
@Author:猿说编程
@Blog(个人博客地址): www.codersrc.com
@File:Python 线程条件变量 Condition.py
@Time:2021/05/04 07:37
@Motto:不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海,程序人生的精彩需要坚持不懈地积累!
 
"""

# 导入线程模块
import threading

# 创建条件变量condition
con = threading.Condition()

def thread_one(name):
    # 条件变量condition 线程上锁
    con.acquire()

    print("{}:成语接龙准备好了吗".format(name))
    # 唤醒正在等待(wait)的线程
    con.notify()

    # 等待对方回应消息,使用wait阻塞线程,等待对方通过notify唤醒本线程
    con.wait()
    print("{}:一干二净".format(name))
    # 唤醒对方
    con.notify()

    # 等待消息答应
    con.wait()
    print("{}:一天就知道看抖音美女,给你来个简单点的,来了:毛手毛脚".format(name))
    # 唤醒对方
    con.notify()

    # 等待消息答应
    con.wait()
    print("{}:哟哟哟,不错不错!".format(name))
    # 唤醒对方
    con.notify()

    # 条件变量condition 线程释放锁
    con.release()

def thread_two(name):
    # 条件变量condition 线程上锁
    con.acquire()

    # wait阻塞状态,等待其他线程通过notify唤醒本线程
    con.wait()
    print("{}:准备好了~开始吧!".format(name))
    # 唤醒对方
    con.notify()

    # 等待消息答应
    con.wait()
    print("{}:净你妹啊,没法接...来个简单点的...".format(name))
    # 唤醒对方
    con.notify()

    # 等待消息答应
    con.wait()
    print("{}:嘿,这个我知道:脚踏实地".format(name))
    # 唤醒对方
    con.notify()

    con.release()

if __name__ == "__main__":

    # 创建并初始化线程
    t1 = threading.Thread(target=thread_one,args=("A"))
    t2 = threading.Thread(target=thread_two,args=("B"))

    # 启动线程 -- 注意线程启动顺序,启动顺序很重要
    t2.start()
    t1.start()

    # 阻塞主线程,等待子线程结束
    t1.join()
    t2.join()


    print("程序结束!")


'''
输出结果:

A:成语接龙准备好了吗
B:准备好了~开始吧!
A:一干二净
B:净你妹啊,没法接...来个简单点的...
A:一天就知道看抖音美女,给你来个简单点的,来了:毛手毛脚
B:嘿,这个我知道:脚踏实地
A:哟哟哟,不错不错!
程序结束!
'''

案例二:生产者与消费者模式,以吃火锅为例:一盘老肉片有10块肉,吃完了又重新往锅里加….

  • 生产者:往锅里加老肉片,每次加一盘(10块);
  • 消费者:吃煮熟的肉片,没吃一片,肉片数量减一,吃完为止;
# !usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
"""
@Author:猿说编程
@Blog(个人博客地址): www.codersrc.com
@File:Python 线程条件变量 Condition.py
@Time:2021/05/04 07:37
@Motto:不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海,程序人生的精彩需要坚持不懈地积累!
 
"""


# 导入线程模块
import threading
import time

# 创建条件变量condition
con = threading.Condition()
meat_num = 0

def thread_consumers():
    # 条件变量condition 线程上锁
    con.acquire()

    # 全局变量声明关键字 global
    global meat_num
    meat_num = 0

    # 等待肉片下锅煮熟
    con.wait()
    while True:
        print("我来一块肉片...")
        meat_num -= 1
        print("剩余肉片数量:%d"%meat_num)
        time.sleep(0.5)
        if meat_num == 0:
            # 肉片吃光了,通知老板添加肉片
            print("老板,再来一份老肉片...")
            con.notify()
            # 肉片吃光了,等待肉片
            con.wait()

    # 条件变量condition 线程释放锁
    con.release()


def thread_producer():
    # 条件变量condition 线程上锁
    con.acquire()
    # 全局变量声明关键字 global
    global meat_num

    # 肉片熟了,可以开始吃了
    meat_num = 10
    print("肉片熟了,可以开始吃了...")
    con.notify()
    while True:
        # 阻塞函数,等待肉片吃完的通知
        con.wait()
        meat_num = 10
        # 添加肉片完成,可以继续开吃
        print("添加肉片成功!当前肉片数量:%d"%meat_num)
        time.sleep(1)
        con.notify()

    con.release()


if __name__ == "__main__":
    # 创建并初始化线程
    t1 = threading.Thread(target=thread_producer)
    t2 = threading.Thread(target=thread_consumers)

    # 启动线程 -- 注意线程启动顺序,启动顺序很重要
    t2.start()
    t1.start()

    # 阻塞主线程,等待子线程结束
    t1.join()
    t2.join()

    print("程序结束!")


'''
输出结果:

肉片熟了,可以开始吃了...
我来一块肉片...
剩余肉片数量:9
我来一块肉片...
剩余肉片数量:8
我来一块肉片...
剩余肉片数量:7
我来一块肉片...
剩余肉片数量:6
我来一块肉片...
剩余肉片数量:5
我来一块肉片...
剩余肉片数量:4
我来一块肉片...
剩余肉片数量:3
我来一块肉片...
剩余肉片数量:2
我来一块肉片...
剩余肉片数量:1
我来一块肉片...
剩余肉片数量:0
老板,再来一份老肉片...
添加肉片成功!当前肉片数量:10
我来一块肉片...
剩余肉片数量:9
我来一块肉片...
剩余肉片数量:8
我来一块肉片...
剩余肉片数量:7
.............
'''

注意:

  • 1.全局变量要声明关键字 global;
  • 2.注意线程的启动顺序,这个很重要;

四.Python 线程条件变量 Condition 总结

      注意线程互斥锁 Lock / 线程事件 Event / 线程条件变量 Condition 三者的区别,场景不同,使用方式也不同,前两者一般可以作为简单的线程交互,线程条件变量 Condition 可以用于比较复杂的线程交互!


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