我正在努力理解Python中的线程。我看过文档和示例,但坦率地说,许多示例过于复杂,我很难理解它们。

如何清楚地显示为多线程划分的任务?


当前回答

这里有一个简单的示例:您需要尝试一些替代URL,并返回第一个URL的内容以进行响应。

import Queue
import threading
import urllib2

# Called by each thread
def get_url(q, url):
    q.put(urllib2.urlopen(url).read())

theurls = ["http://google.com", "http://yahoo.com"]

q = Queue.Queue()

for u in theurls:
    t = threading.Thread(target=get_url, args = (q,u))
    t.daemon = True
    t.start()

s = q.get()
print s

在这种情况下,线程被用作一种简单的优化:每个子线程都在等待URL解析和响应,以将其内容放入队列;每个线程都是一个守护进程(如果主线程结束,则不会保持进程运行——这比不结束更常见);主线程启动所有子线程,在队列中执行get以等待其中一个线程完成put,然后发出结果并终止(这将删除所有可能仍在运行的子线程,因为它们是守护进程线程)。

Python中线程的正确使用总是与I/O操作相关(因为CPython无论如何都不使用多个内核来运行CPU绑定的任务,线程的唯一原因是在等待一些I/O时不会阻塞进程)。顺便说一句,队列几乎总是将工作分配给线程和/或收集工作结果的最佳方式,而且它们本质上是线程安全的,因此它们使您不用担心锁、条件、事件、信号量和其他线程间协调/通信概念。

其他回答

注意:对于Python中的实际并行化,您应该使用多处理模块来分叉并行执行的多个进程(由于全局解释器锁,Python线程提供了交织,但实际上它们是串行执行的,而不是并行执行的,并且仅在交织I/O操作时有用)。

然而,如果您只是在寻找交错(或者正在执行可以并行化的I/O操作,尽管存在全局解释器锁),那么线程模块就是开始的地方。作为一个非常简单的例子,让我们考虑通过并行对子范围求和来对大范围求和的问题:

import threading

class SummingThread(threading.Thread):
     def __init__(self,low,high):
         super(SummingThread, self).__init__()
         self.low=low
         self.high=high
         self.total=0

     def run(self):
         for i in range(self.low,self.high):
             self.total+=i


thread1 = SummingThread(0,500000)
thread2 = SummingThread(500000,1000000)
thread1.start() # This actually causes the thread to run
thread2.start()
thread1.join()  # This waits until the thread has completed
thread2.join()
# At this point, both threads have completed
result = thread1.total + thread2.total
print result

请注意,以上是一个非常愚蠢的示例,因为它绝对没有I/O,并且由于全局解释器锁,虽然在CPython中交错执行(增加了上下文切换的开销),但仍将串行执行。

自2010年提出这个问题以来,如何使用带有映射和池的Python进行简单的多线程处理已经得到了真正的简化。

下面的代码来自一篇文章/博客文章,您应该明确查看(没有从属关系)-一行中的并行性:一个更好的日常线程任务模型。我将在下面总结一下——它最终只是几行代码:

from multiprocessing.dummy import Pool as ThreadPool
pool = ThreadPool(4)
results = pool.map(my_function, my_array)

以下是多线程版本:

results = []
for item in my_array:
    results.append(my_function(item))

描述

Map是一个很酷的小函数,是将并行性轻松注入Python代码的关键。对于那些不熟悉的人来说,map是从Lisp这样的函数语言中提取出来的。它是一个将另一个函数映射到序列上的函数。Map为我们处理序列上的迭代,应用函数,并在最后将所有结果存储在一个方便的列表中。


实施

map函数的并行版本由两个库提供:multiprocessing,以及它鲜为人知但同样神奇的stepchild:multiprocessing.dummy。

multiprocessing.dummy与多处理模块完全相同,但使用线程(一个重要的区别-对CPU密集型任务使用多个进程;对I/O(和在I/O期间)使用线程):

multiprocessing.dummy复制了多处理的API,但它不过是线程模块的包装器。

import urllib2
from multiprocessing.dummy import Pool as ThreadPool

urls = [
  'http://www.python.org',
  'http://www.python.org/about/',
  'http://www.onlamp.com/pub/a/python/2003/04/17/metaclasses.html',
  'http://www.python.org/doc/',
  'http://www.python.org/download/',
  'http://www.python.org/getit/',
  'http://www.python.org/community/',
  'https://wiki.python.org/moin/',
]

# Make the Pool of workers
pool = ThreadPool(4)

# Open the URLs in their own threads
# and return the results
results = pool.map(urllib2.urlopen, urls)

# Close the pool and wait for the work to finish
pool.close()
pool.join()

计时结果:

Single thread:   14.4 seconds
       4 Pool:   3.1 seconds
       8 Pool:   1.4 seconds
      13 Pool:   1.3 seconds

传递多个参数(仅在Python 3.3及更高版本中如此):

要传递多个数组,请执行以下操作:

results = pool.starmap(function, zip(list_a, list_b))

或者传递常量和数组:

results = pool.starmap(function, zip(itertools.repeat(constant), list_a))

如果您使用的是早期版本的Python,可以通过此解决方法传递多个参数)。

(感谢user136036提供的有用评论。)

这很容易理解。这里有两种简单的线程处理方法。

import time
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor, as_completed
import threading

def a(a=1, b=2):
    print(a)
    time.sleep(5)
    print(b)
    return a+b

def b(**kwargs):
    if "a" in kwargs:
        print("am b")
    else:
        print("nothing")
        
to_do=[]
executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=4)
ex1=executor.submit(a)
to_do.append(ex1)
ex2=executor.submit(b, **{"a":1})
to_do.append(ex2)

for future in as_completed(to_do):
    print("Future {} and Future Return is {}\n".format(future, future.result()))

print("threading")

to_do=[]
to_do.append(threading.Thread(target=a))
to_do.append(threading.Thread(target=b, kwargs={"a":1}))

for threads in to_do:
    threads.start()
    
for threads in to_do:
    threads.join()

给定函数f,如下所示:

import threading
threading.Thread(target=f).start()

向f传递参数

threading.Thread(target=f, args=(a,b,c)).start()

这里有一个简单的示例:您需要尝试一些替代URL,并返回第一个URL的内容以进行响应。

import Queue
import threading
import urllib2

# Called by each thread
def get_url(q, url):
    q.put(urllib2.urlopen(url).read())

theurls = ["http://google.com", "http://yahoo.com"]

q = Queue.Queue()

for u in theurls:
    t = threading.Thread(target=get_url, args = (q,u))
    t.daemon = True
    t.start()

s = q.get()
print s

在这种情况下,线程被用作一种简单的优化:每个子线程都在等待URL解析和响应,以将其内容放入队列;每个线程都是一个守护进程(如果主线程结束,则不会保持进程运行——这比不结束更常见);主线程启动所有子线程,在队列中执行get以等待其中一个线程完成put,然后发出结果并终止(这将删除所有可能仍在运行的子线程,因为它们是守护进程线程)。

Python中线程的正确使用总是与I/O操作相关(因为CPython无论如何都不使用多个内核来运行CPU绑定的任务,线程的唯一原因是在等待一些I/O时不会阻塞进程)。顺便说一句,队列几乎总是将工作分配给线程和/或收集工作结果的最佳方式,而且它们本质上是线程安全的,因此它们使您不用担心锁、条件、事件、信号量和其他线程间协调/通信概念。