Python - การเขียนโปรแกรมแบบมัลติเธรด

การรันหลายเธรดคล้ายกับการรันโปรแกรมต่างๆพร้อมกัน แต่มีข้อดีดังต่อไปนี้ -

• เธรดหลายเธรดภายในกระบวนการใช้พื้นที่ข้อมูลเดียวกันกับเธรดหลักดังนั้นจึงสามารถแชร์ข้อมูลหรือสื่อสารระหว่างกันได้ง่ายกว่าหากเป็นกระบวนการแยกกัน

• บางครั้งเธรดเรียกว่ากระบวนการที่มีน้ำหนักเบาและไม่ต้องใช้หน่วยความจำเหนือศีรษะมากนัก มีราคาถูกกว่ากระบวนการ

เธรดมีจุดเริ่มต้นลำดับการดำเนินการและข้อสรุป มีตัวชี้คำสั่งที่คอยติดตามว่าในบริบทของมันกำลังทำงานอยู่ที่ใด

• สามารถจองล่วงหน้าได้ (ถูกขัดจังหวะ)

• สามารถพักการทำงานชั่วคราว (หรือที่เรียกว่า sleep) ในขณะที่เธรดอื่นกำลังทำงานอยู่ซึ่งเรียกว่ายอม

เริ่มหัวข้อใหม่

ในการวางไข่เธรดอื่นคุณต้องเรียกใช้วิธีการต่อไปนี้ที่มีอยู่ในโมดูลเธรด -

thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )

การเรียกเมธอดนี้ช่วยให้สามารถสร้างเธรดใหม่ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพทั้งใน Linux และ Windows

ผลตอบแทนที่ได้โทรวิธีทันทีและด้ายเด็กจะเริ่มต้นและฟังก์ชั่นการโทรกับรายการผ่านของargs เมื่อฟังก์ชันคืนค่าเธรดจะสิ้นสุดลง

ในที่นี้argsคือกลุ่มของอาร์กิวเมนต์ ใช้ทูเพิลว่างเพื่อเรียกใช้ฟังก์ชันโดยไม่ส่งผ่านอาร์กิวเมนต์ใด ๆ kwargsเป็นพจนานุกรมทางเลือกของอาร์กิวเมนต์คำหลัก

ตัวอย่าง

#!/usr/bin/python

import thread
import time

# Define a function for the thread
def print_time( threadName, delay):
   count = 0
   while count < 5:
      time.sleep(delay)
      count += 1
      print "%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )

# Create two threads as follows
try:
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
   thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
   print "Error: unable to start thread"

while 1:
   pass

เมื่อดำเนินการโค้ดด้านบนจะให้ผลลัพธ์ดังนี้ -

Thread-1: Thu Jan 22 15:42:17 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:19 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:19 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:21 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:23 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:23 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:25 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:27 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:31 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:35 2009

แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพมากสำหรับการทำเกลียวระดับต่ำ แต่โมดูลเธรดมีข้อ จำกัด มากเมื่อเทียบกับโมดูลเธรดรุ่นใหม่

Threadingโมดูล

โมดูลเธรดที่ใหม่กว่าที่มาพร้อมกับ Python 2.4 ให้การสนับสนุนเธรดระดับสูงที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากกว่าโมดูลเธรดที่กล่าวถึงในส่วนก่อนหน้านี้

เกลียวโมดูล exposes วิธีการทั้งหมดของด้ายโมดูลและมีวิธีการเพิ่มเติมบางอย่าง -

• threading.activeCount() - ส่งคืนจำนวนของวัตถุเธรดที่ใช้งานอยู่

• threading.currentThread() - ส่งคืนจำนวนของวัตถุเธรดในการควบคุมเธรดของผู้โทร

• threading.enumerate() - ส่งคืนรายการวัตถุเธรดทั้งหมดที่ใช้งานอยู่

นอกเหนือจากวิธีการแล้วโมดูลเธรดยังมีคลาสเธรดที่ใช้เธรด วิธีการที่จัดเตรียมโดยคลาสเธรดมีดังนี้ -

• run() - วิธีการ run () เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับเธรด

• start() - เมธอด start () เริ่มต้นเธรดโดยเรียกใช้เมธอด run

• join([time]) - การเข้าร่วม () รอให้เธรดสิ้นสุดลง

• isAlive() - วิธี isAlive () ตรวจสอบว่าเธรดยังคงทำงานอยู่หรือไม่

• getName() - เมธอด getName () ส่งคืนชื่อของเธรด

• setName() - เมธอด setName () ตั้งชื่อของเธรด

การสร้างเธรดโดยใช้โมดูลเธรด

ในการใช้เธรดใหม่โดยใช้โมดูลเธรดคุณต้องทำสิ่งต่อไปนี้ -

• กำหนดประเภทรองใหม่ของกระทู้ชั้นเรียน

• แทนที่เมธอด __init __ (self [, args])เพื่อเพิ่มอาร์กิวเมนต์เพิ่มเติม

• จากนั้นแทนที่เมธอด run (self [, args]) เพื่อใช้สิ่งที่เธรดควรทำเมื่อเริ่มต้น

เมื่อคุณสร้างคลาสย่อยของเธรดใหม่แล้วคุณสามารถสร้างอินสแตนซ์ของมันแล้วเริ่มเธรดใหม่โดยเรียกใช้start ()ซึ่งจะเรียกเมธอดrun ()

ตัวอย่าง

#!/usr/bin/python

import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
   def __init__(self, threadID, name, counter):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.threadID = threadID
      self.name = name
      self.counter = counter
   def run(self):
      print "Starting " + self.name
      print_time(self.name, 5, self.counter)
      print "Exiting " + self.name

def print_time(threadName, counter, delay):
   while counter:
      if exitFlag:
         threadName.exit()
      time.sleep(delay)
      print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
      counter -= 1

# Create new threads
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# Start new Threads
thread1.start()
thread2.start()

print "Exiting Main Thread"

เมื่อดำเนินการโค้ดด้านบนจะให้ผลลัพธ์ดังนี้ -

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Exiting Main Thread
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:03 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:04 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:04 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:05 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:06 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:06 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:07 2013
Exiting Thread-1
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:08 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:10 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:12 2013
Exiting Thread-2

การซิงโครไนซ์เธรด

โมดูลเธรดที่มาพร้อมกับ Python มีกลไกการล็อกที่ง่ายต่อการใช้งานซึ่งช่วยให้คุณสามารถซิงโครไนซ์เธรดได้ การล็อกใหม่ถูกสร้างขึ้นโดยเรียกใช้เมธอดLock ()ซึ่งจะคืนค่าล็อกใหม่

ซื้อ (ปิดกั้น)วิธีการของวัตถุล็อคใหม่จะถูกใช้เพื่อบังคับหัวข้อที่จะทำงานพร้อมกัน พารามิเตอร์การบล็อกที่เป็นทางเลือกช่วยให้คุณสามารถควบคุมว่าเธรดรอเพื่อรับการล็อกหรือไม่

หากตั้งค่าการบล็อกเป็น 0 เธรดจะคืนค่าทันทีด้วยค่า 0 หากไม่สามารถรับการล็อกได้และด้วย 1 หากได้รับการล็อก หากตั้งค่าการบล็อกเป็น 1 เธรดจะบล็อกและรอให้คลายล็อก

ปล่อย ()วิธีการของวัตถุล็อคใหม่จะถูกใช้ในการปลดล็อคเมื่อมันไม่จำเป็น

ตัวอย่าง

#!/usr/bin/python

import threading
import time

class myThread (threading.Thread):
   def __init__(self, threadID, name, counter):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.threadID = threadID
      self.name = name
      self.counter = counter
   def run(self):
      print "Starting " + self.name
      # Get lock to synchronize threads
      threadLock.acquire()
      print_time(self.name, self.counter, 3)
      # Free lock to release next thread
      threadLock.release()

def print_time(threadName, delay, counter):
   while counter:
      time.sleep(delay)
      print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
      counter -= 1

threadLock = threading.Lock()
threads = []

# Create new threads
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)

# Start new Threads
thread1.start()
thread2.start()

# Add threads to thread list
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)

# Wait for all threads to complete
for t in threads:
    t.join()
print "Exiting Main Thread"

เมื่อดำเนินการโค้ดด้านบนจะให้ผลลัพธ์ดังนี้ -

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Thread-1: Thu Mar 21 09:11:28 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:11:29 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:11:30 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:11:32 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:11:34 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:11:36 2013
Exiting Main Thread

คิวลำดับความสำคัญแบบมัลติเธรด

คิวโมดูลช่วยให้คุณสามารถสร้างวัตถุคิวใหม่ที่สามารถถือจำนวนเฉพาะของรายการ มีวิธีการต่อไปนี้ในการควบคุมคิว -

• get() - get () ลบและส่งคืนไอเท็มออกจากคิว

• put() - ใส่เพิ่มรายการในคิว

• qsize() - qsize () ส่งคืนจำนวนรายการที่อยู่ในคิวปัจจุบัน

• empty()- empty () คืนค่า True ถ้าคิวว่าง มิฉะนั้นเท็จ

• full()- full () จะคืนค่า True หากคิวเต็ม มิฉะนั้นเท็จ

ตัวอย่าง

#!/usr/bin/python

import Queue
import threading
import time

exitFlag = 0

class myThread (threading.Thread):
   def __init__(self, threadID, name, q):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.threadID = threadID
      self.name = name
      self.q = q
   def run(self):
      print "Starting " + self.name
      process_data(self.name, self.q)
      print "Exiting " + self.name

def process_data(threadName, q):
   while not exitFlag:
      queueLock.acquire()
         if not workQueue.empty():
            data = q.get()
            queueLock.release()
            print "%s processing %s" % (threadName, data)
         else:
            queueLock.release()
         time.sleep(1)

threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = Queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1

# Create new threads
for tName in threadList:
   thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
   thread.start()
   threads.append(thread)
   threadID += 1

# Fill the queue
queueLock.acquire()
for word in nameList:
   workQueue.put(word)
queueLock.release()

# Wait for queue to empty
while not workQueue.empty():
   pass

# Notify threads it's time to exit
exitFlag = 1

# Wait for all threads to complete
for t in threads:
   t.join()
print "Exiting Main Thread"

เมื่อดำเนินการโค้ดด้านบนจะให้ผลลัพธ์ดังนี้ -

Starting Thread-1
Starting Thread-2
Starting Thread-3
Thread-1 processing One
Thread-2 processing Two
Thread-3 processing Three
Thread-1 processing Four
Thread-2 processing Five
Exiting Thread-3
Exiting Thread-1
Exiting Thread-2
Exiting Main Thread