创建线程
一个进程必有一个线程,进程也可由多个线程组成,但有一个线程为主线程。
若一个任务需要花10Mins,当只有一个线程时,花费10Mins,当有十个线程时,可能就花费1Mins,所以多线程可以提升任务执行时间,提高工作效率。
python里与线程有关的模块:
- _thread 底层
- threading
查看当前运行的线程个数:threading.current_thread()
查看当前线程信息:threading.active_count()
import _thread
import threading
def job():
print("当前线程个数:",threading.active_count())
print("当前线程信息",threading.current_thread())
if __name__=='__main__':
job()
_thread创建多线程
调用thread模块中的start_new_thread()函数来产生新线程。
thread.start_new_thread(function,args = ())
#_thread创建多线程
import _thread
import time
def job(name):
print("name:%s,time:%s" %(name,time.ctime()))
if __name__=="__main__":
# 创建多个线程, 但是没有开始执行任务
_thread.start_new_thread(job,('thread1',))
_thread.start_new_thread(job,('thread2',))
while True: #盲等待
pass
threading通过实例化Thread类创建多线程
_thread模块提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁。
threading模块是对_thread再封装,对使用者更友好
通过实例化Thread对象创建线程,Thread的方法有:
- run() #Method representing the thread's activity.
- start() #Start the thread's activity.
- join() #Wait until the thread terminates.
- is_alive() #Return whether the thread is alive.
import threading
def job(name):
print("当前执行的任务名:",name)
print("当前线程个数:",threading.active_count())
print("当前线程信息:",threading.current_thread())
if __name__=="__main__":
t1 = threading.Thread(target=job,name='thread1',args=('job1',))
t2 = threading.Thread(target=job,name='thread2',args=('job2',))
t1.start() #Start the thread's activity.
t2.start()
使用多线程与不使用多线程的对比
不使用多线程执行任务,程序会一直等待sleep时间过去,在执行下一条命令。
#不使用多线程
import time
def music(name):
for i in range(2):
print("i am listening :",name)
time.sleep(2)
def read(book):
for i in range(2):
print("i am reading :",book)
time.sleep(1)
if __name__ == '__main__':
start_time = time.time()
music("空空如也")
read('面纱')
print("花费时间: %s" %(time.time()-start_time))
使用多线程执行任务,在遇到某一线程需要等待时,会执行其他线程
Thread.join()会等待当前线程执行结束,再执行主线程。
import threading
import time
def music(name):
for i in range(2):
print("i am listening :",name)
time.sleep(2)
def read(book):
for i in range(2):
print("i am reading :",book)
time.sleep(1)
if __name__=="__main__":
start_time = time.time()
t1 = threading.Thread(target=music,args=('空空如也',))
t2 = threading.Thread(target=read,args=('面纱',))
t1.start()
t2.start()
t1.join() #等待线程执行结束,才执行主程序,防止主线程阻塞子线程
t2.join()
end_time = time.time()
print("任务执行时间:",end_time-start_time)
守护线程setDeamon
当申明一个子线程为守护线程时,主线程结束时,子线程也结束。
申明守护线程需要在开启线程之前。
import threading
import time
def music(name):
for i in range(2):
print("listening music :",name)
time.sleep(4)
def code(pro):
for i in range(2):
print('i am coding :',pro)
time.sleep(5)
if __name__=='__main__':
st_time = time.time()
t1 = threading.Thread(target=music,args=('hello',))
t2 = threading.Thread(target=code,args=('mydiff',))
#将线程申明为守护线程,如果设置为True,当主线程结束,子线程也结束
#必须在启动线程之前进行设置
t1.setDaemon(True)
t2.setDaemon(True) #主线程执行结束之后,子线程还没来得及执行结束,整个程序就退出了
t1.start()
t2.start()
end_time = time.time()
print('运行时间:',end_time-st_time)
线程同步
如果多个线程共同对某个数据修改,则可能出现不可预料的结果,为了保证数据的正确性,需要对多个线程进行同步。
使用Thread对象的Lock和Rlock可以实现简单的线程同步,这两个对象都有acquire方法和release方法,对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据,可以将其操作放到acquire和release方法之间。
import threading
def add(lock):
#操作变量之前加锁
lock.acquire()
global money
for i in range(1389993):
money+=1
#变量操作完成之后,解锁
lock.release()
def reduce(lock):
#操作变量之前加锁
lock.acquire()
global money
for i in range(4728937):
money-=1
#变量操作完成之后,解锁
lock.release()
if __name__=="__main__":
money = 0
lock = threading.Lock() #示例化一个锁对象
t1 = threading.Thread(target=add,args=(lock,))
t2 = threading.Thread(target=reduce,args=(lock,))
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print('最终金额为:',money)
GIL全局解释器锁
Python 代码的执行由 Python 虚拟机(也叫解释器主循环)来控制。Python 在设计之初就考虑到要在主循环中,同时只有一个线程在执行,就像单 CPU 的系统中运行多个进程那样,内存中可以存放多个程序,但任意时刻,只有一个程序在 CPU 中运行。同样地,虽然 Python 解释器中可以“运行”,多个线程,但在任意时刻,只有一个线程在解释器中运行。
对 Python 虚拟机的访问由全局解释器锁(GIL)来控制,正是这个锁能保证同一时刻只有一个线程在运行。
执行过程:
1). 设置GIL
2). 切换到线程去运行对应的任务;
3). 运行
- 执行完了
- time.sleep()
- 获取其他信息才能继续执行, eg: 从网络上获取网页信息等;
3. 把线程设置为睡眠状态
4. 解锁GIL
5.再次重复执行上述内容;
生产者消费者模型
在工作中,某些模块生成一些数据,由另一些模块负责处理。产生数据的模块,就形象地称为生产者;而处理数据的模块,就称为消费者。在生产者与消费者之间在加个缓冲区,我们形象的称之为仓库,生产者负责往仓库了进商品,而消费者负责从仓库里拿商品,这就构成了生产者消费者模式。
这里,我们用生产者消费者模型来实现多线程的网址访问,节省时间。
#多线程实现生产者消费者模型
#实现不同的网址或ip访问
import threading
from urllib.request import urlopen
def create_data():
with open('ips.txt','w') as f:
f.write("www.baidu.com\n")
f.write("www.163.com\n")
for i in range(100):
f.write('172.25.254.%s\n' %(i+1))
def creat_url(filename='ips.txt'):
ports=[80,443]
with open(filename) as f:
ips = [url_info.strip() for url_info in f.readlines()]
urls = ['http://%s:%s' %(ip,port) for ip in ips for port in ports]
return urls
def job(url):
try:
urlObj = urlopen(url)
except Exception as e :
print('Warnning!!! %s不可访问' %(url))
else:
print("%s可以访问" %(url))
if __name__=="__main__":
urls = creat_url()
threads = []
for url in urls:
t = threading.Thread(target=job,args=(url,))
threads.append(t)
t.start()
[thread.join() for thread in threads]
print("任务执行结束")
再封装threading.Thread类
无参版
对threading.Thread类的再封装,执行时无需传递参数
from threading import Thread
class IpThread(Thread):
def __init__(self):
super(IpThread, self).__init__()
# 将多线程需要执行的任务重写到run方法中;
def run(self):
print("this is a JOB")
print(type(self))
t = IpThread()
t.start()
含参版
实现访问Ip地址
import json
from threading import Thread
from urllib.request import urlopen
class IpThread(Thread):
#重写构造方法,如果执行的任务需要传递参数,那将参数与self绑定
def __init__(self,jobname,ip):
super(IpThread, self).__init__()
self.jobname = jobname
self.ip = ip
#将多线程需要执行的任务重写到run方法中
def run(self):
print('this is a %s job' %(self.jobname))
#需要有一个参数,传递ip
url = "http://ip.taobao.com/service/getIpInfo.php?ip=%s" % (self.ip)
try :
# 根据url获取网页的内容, 并且解码为utf-8格式, 识别中文;
result = urlopen(url).read().decode('utf-8')
except Exception as e:
print("访问%s失败" %(self.ip))
else:
# 将获取的字符串类型转换为字典, 方便处理
d = json.loads(result)['data']
country = d['country']
city = d['city']
print("%s位于%s,城市为%s" %(self.ip,country,city))
if __name__=="__main__":
ips = ['172.25.254.22','8.8.8.8','89.31.136.0']
threads = []
for ip in ips :
t = IpThread(jobname='Clawer',ip=ip)
threads.append(t)
t.start()
[thread.join() for thread in threads]
print("程序执行结束")
线程池
线程池是一种多线程处理形式,处理过程中将任务添加到队列,然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每个线程都使用默认的堆栈大小,以默认的优先级运行,并处于多线程单元中。
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import time
#需要执行的任务
def job():
print("morning sheen")
return 'new day'
if __name__=='__main__':
#示例化对象,线程池里最多有10个线程
pool = ThreadPoolExecutor(max_workers=10)
#往线程池里扔需要执行的任务,返回一个对象 _base.Future()示例化出来的
f1 = pool.submit(job)
f2 = pool.submit(job)
#判断任务是否执行结束
print(f1.done())
time.sleep(1)
print(f2.done()) #判断是否释放了线程
#获取执行任务的结果
print(f1.result())
print(f2.result())
线程池循环执行任务
略
线程池执行任务方式
concurrent.futures.ThreadPoolExecutor,在提交任务的时候,有两种方式,一种是submit()函数,另一种是map()函数,两者的主要区别在于:
- map可以保证输出的顺序, submit输出的顺序是乱的
- 如果你要提交的任务的函数是一样的,就可以简化成map。但是假如提交的任务函数是不一样的,或者执行的过程之可能出现异常(使用map执行过程中发现问题会直接抛出错误)就要用到submit()
- submit和map的参数是不同的,submit每次都需要提交一个目标函数和对应的参数,map只需要提交一次目标函数,目标函数的参数放在一个迭代器(列表,字典)里就可以。
from urllib.error import HTTPError
from urllib.request import urlopen
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor,as_completed
import time
URLS = ['http://httpbin.org', 'http://example.com/',
'https://api.github.com/']*3
def get_page(url,timeout = 0.3): #爬取网页信息
try:
content = urlopen(url).read()
return {'url':url, 'len':len(content)}
except HTTPError as e:
return {'url':url, 'len':0}
# 方法1: submit提交任务
start_time = time.time()
pool = ThreadPoolExecutor(max_workers=20)
#submit返回的是Future对象,对于Future对象可以简单地理解为一个在未来完成的操作
futuresObj = [pool.submit(get_page, url) for url in URLS]
# # 注意: 传递的是包含futures对象的序列, as_complete返回已经执行完任务的future对象,
# # 直到所有的future对应的任务执行完成, 循环结束;
for finish_fs in as_completed(futuresObj):
print(finish_fs.result() )
#submit返回值Future的方法result(self, timeout=None)
"""Return the result of the call that the future represents.
Args:
timeout: The number of seconds to wait for the result if the future
isn't done. If None, then there is no limit on the wait time.
Returns:
The result of the call that the future represents."""
print("执行时间:%s" %(time.time()-start_time))
# 方法2:通过map方式执行
start2_time = time.time()
pool2 = ThreadPoolExecutor(max_workers=20)
for res in pool2.map(get_page, URLS):
print(res)
print("执行时间:%s" %(time.time()-start2_time))
**粗体** _斜体_ [链接](http://example.com) `代码` - 列表 > 引用
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