python 线程条件变量Condition

原创

猿说编程[Python和C]

修改于 2021-04-15 17:51:29

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修改于 2021-04-15 17:51:29

文章被收录于专栏：猿说编程猿说编程

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.线程条件变量Condition相关函数介绍

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.线程条件变量Condition原理

在前面的文章已经介绍过互斥锁，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.线程条件变量Condition使用

案例一：成语接龙

# !usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
"""
@Author:何以解忧
@Blog(个人博客地址): https://www.codersrc.com/
 
@File:python_.py
@Time:2019/10/21 21:25

@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;

# 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；