Python |如何锁定关键部分
本文的目标是如何锁定给定程序中的线程和关键部分，以避免竞争条件。所以，在线程库中使用 Lock 对象，让可变对象可以安全地被多个线程使用。
代码#1 :
import threading
class counter_share:
'''
multiple threads can share.
'''
def __init__(self, initial_key = 0):
self._key = initial_key
self._key_lock = threading.Lock()
def incr(self, delta = 1):
with self._key_lock:
# Increasing the counter with lock
self._key += delta
def decr(self, delta = 1):
with self._key_lock:
# Decreasing the counter with lock
self._key -= delta
将带有语句的与锁一起使用可确保互斥。排除意味着一次只允许一个线程(在 with 语句下)执行语句块。 获取预期语句持续时间的锁，并在控制流退出缩进块时释放。线程调度本质上是不确定的。因此，随机损坏的数据和“竞争条件”可能会导致无法使用锁。因此，每当共享的可变状态被多个线程访问时，应该总是使用锁来避免这种情况。
在较旧的 Python 代码中，通常会看到锁被显式获取和释放。
代码#2:代码 1 的变体
import threading
class counter_share:
# multiple threads can share counter objects
def __init__(self, initial_key = 0):
self._key = initial_key
self._key_lock = threading.Lock()
def incr(self, delta = 1):
# Increasing the counter with lock
self._key_lock.acquire()
self._key += delta
self._key_lock.release()
def decr(self, delta = 1):
# Decreasing the counter with lock
self._key_lock.acquire()
self._key -= delta
self._key_lock.release()
- 在不调用
release()方法的情况下，或者在持有锁时没有引发异常的情况下，带有语句的更不容易出错。 - 程序中的每个线程不允许一次获取一个锁，这可能会避免死锁的情况。如果不可能，在程序中引入更高级的死锁避免。
- 同步原语，如 RLock 和 Semaphore 对象，可以在线程库中找到。
除了简单的模块锁定，还有一些更特殊的目的正在解决:
- RLock 或可重入锁对象是同一线程可以多次获取的锁。
- 它主要在锁定或同步的基础上实现代码，这种结构被称为“监视器”在持有锁的情况下，这种类型的锁只允许一个线程使用整个函数或类的方法。
代码#3:实现 SharedCounter 类。
import threading
class counter_share:
# multiple threads can share counter objects
_lock = threading.RLock()
def __init__(self, initial_key = 0):
self._key = initial_key
def incr(self, delta = 1):
# Increasing the counter with lock
with SharedCounter._lock:
self._key += delta
def decr(self, delta = 1):
# Decreasing the counter with lock
with SharedCounter._lock:
self.incr(-delta)
- 锁意味着同步类的方法，尽管锁被绑定到每个实例的可变状态。
- 在这个代码变体中，只有一个类级别的锁被该类的所有实例共享。
- 确保一次只允许一个线程使用类的方法。
- 如果已经有锁，方法调用其他也使用锁的方法是可以的。(例如
decr()方法)。 - 如果有大量的计数器，它会更节省内存。但是，在使用大量线程并频繁更新计数器的程序中，这可能会导致更多的锁争用。
信号量项是依赖于相互计数器的同步原油。随着方块的结束，计数器增加。如果计数器为零，则前进受阻，直到计数器增加另一个字符串。如果计数器不为零，with 解释会递减计数，并允许一个字符串继续。 信号量项目不再是简单的锁定，而是对应用程序越来越有价值，包括字符串之间的移动或节流。尽管信号量可以以类似于标准锁的方式使用，但是使用中额外的多面性会反过来影响执行。
代码#4:要限制一部分代码的并发量，请使用信号量。
from threading import Semaphore
import urllib.request
# five threads are allowed to run at once (at max)
_fetch_url_sema = Semaphore(5)
def fetch_url(url):
with _fetch_url_sema:
return urllib.request.urlopen(url)
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