Python threading模塊condition原理及運(yùn)行流程詳解
Condition的處理流程如下:
首先acquire一個(gè)條件變量,然后判斷一些條件。
如果條件不滿足則wait; 如果條件滿足,進(jìn)行一些處理改變條件后,通過notify方法通知其他線程,其他處于wait狀態(tài)的線程接到通知后會(huì)重新判斷條件。 不斷的重復(fù)這一過程,從而解決復(fù)雜的同步問題。Condition的基本原理如下:
可以認(rèn)為Condition對(duì)象維護(hù)了一個(gè)鎖(Lock/RLock)和一個(gè)waiting池。線程通過acquire獲得Condition對(duì)象,當(dāng)調(diào)用wait方法時(shí),線程會(huì)釋放Condition內(nèi)部的鎖并進(jìn)入blocked狀態(tài),同時(shí)在waiting池中記錄這個(gè)線程。當(dāng)調(diào)用notify方法時(shí),Condition對(duì)象會(huì)從waiting池中挑選一個(gè)線程,通知其調(diào)用acquire方法嘗試取到鎖。
Condition對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)可以接受一個(gè)Lock/RLock對(duì)象作為參數(shù),如果沒有指定,則Condition對(duì)象會(huì)在內(nèi)部自行創(chuàng)建一個(gè)RLock。
除了notify方法外,Condition對(duì)象還提供了notifyAll方法,可以通知waiting池中的所有線程嘗試acquire內(nèi)部鎖。由于上述機(jī)制,處于waiting狀態(tài)的線程只能通過notify方法喚醒,所以notifyAll的作用在于防止有的線程永遠(yuǎn)處于沉默狀態(tài)。
演示條件變量同步的經(jīng)典問題是生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題:假設(shè)有一群生產(chǎn)者(Producer)和一群消費(fèi)者(Consumer)通過一個(gè)市場來交互產(chǎn)品。生產(chǎn)者的”策略“是如果市場上剩余的產(chǎn)品少于1000個(gè),那么就生產(chǎn)100個(gè)產(chǎn)品放到市場上;而消費(fèi)者的”策略“是如果市場上剩余產(chǎn)品的數(shù)量多余100個(gè),那么就消費(fèi)3個(gè)產(chǎn)品。用Condition解決生產(chǎn)者與消費(fèi)者問題的代碼如下:
# -*- coding: utf-8 -*-'''Created on Wed Nov 28 17:15:29 2018@author: 18665'''import threadingimport timeclass Producer(threading.Thread): # 生產(chǎn)者函數(shù) def run(self): global count while True: if con.acquire():# 當(dāng)count 小于等于1000 的時(shí)候進(jìn)行生產(chǎn)if count > 1000: con.wait()else: count = count+100 msg = self.name+’ produce 100, count=’ + str(count) print(msg) # 完成生成后喚醒waiting狀態(tài)的線程, # 從waiting池中挑選一個(gè)線程,通知其調(diào)用acquire方法嘗試取到鎖 con.notify()con.release()time.sleep(1)class Consumer(threading.Thread): # 消費(fèi)者函數(shù) def run(self): global count while True: # 當(dāng)count 大于等于100的時(shí)候進(jìn)行消費(fèi) if con.acquire():if count < 100: con.wait()else: count = count-5 msg = self.name+’ consume 5, count=’+str(count) print(msg) con.notify() # 完成生成后喚醒waiting狀態(tài)的線程, # 從waiting池中挑選一個(gè)線程,通知其調(diào)用acquire方法嘗試取到鎖con.release()time.sleep(1)count = 500con = threading.Condition()def test(): for i in range(2): p = Producer() p.start() for i in range(5): c = Consumer() c.start()if __name__ == ’__main__’: test()
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