python多线程高级锁知识：Semaphore信号量、Barrier栅栏在线程中的使用、高级event事件

Semaphore信号量

Semaphore信号量可以翻译为信号量，这个信号量代表了最多允许线程访问的数量，可以使用Semaphore(n)设定，n是信号数量，这是一个更高级的锁机制，Semaphore管理一个计数器，每次使用acquire计数器将会减一，表示可以允许线程访问的数量少了一个，使用release计数器加1，表示可允许线程访问的数量多了一个，只有占用信号量的线程数量超过信号量时候才会阻塞，也就是说计数器为0时候，若还有线程访问，则发生阻塞。

发生阻塞后就需要等待其他线程使用release这时候计数器会加1，然后被阻塞的线程就可以访问了。

在应用Semaphore信号量过程中，有时候可能会有bug造成多次release，因此有所谓的BoundedSemaphore，可以保证计数器次数不超过特定值，这时候使用BoundedSemaphore(n)设定，n是信号数量。

import threading
import time

# 需求：允许程序同时并发的线程数，如果设为3则代表最大允许线程数量为3
semaphore = threading.BoundedSemaphore(3)


def func():
    if semaphore.acquire():
        print(f'{threading.current_thread().name} is working...')
        time.sleep(1)
        print(f'{threading.current_thread().name} 完成任务...')
        semaphore.release()


if __name__ == '__main__':
    # 模拟程序同时并发创建大量的子线程
    for i in range(10):
        t = threading.Thread(target=func)
        t.start()

执行结果

Barrier栅栏在线程中的使用

Barrier栅栏可以想象成赛马的栅栏，当线程抵达必须等待其他线程，当所有线程抵达时候，才放开栅栏，这些线程才可以往下执行：

import random
import threading

import time


# 定义任务函数
def player():
    # 模拟延时
    time.sleep(random.random())
    print(f'{threading.current_thread().name} 抵达栅栏的时间是为:{time.ctime()}')
    b.wait()
    print(f'{threading.current_thread().name} 继续向后执行')

if __name__ == '__main__':
    # 满足栅栏之后才能够往后执行
    b = threading.Barrier(4)

    print(f'比赛开始')

    # 定义一个子线程列表
    threads = []

    for i in range(4):
        thread = (threading.Thread(target=player))
        thread.start()
        threads.append(thread)

    for thread in threads:
        thread.join()

    print('比赛结束')

执行结果

Event事件在线程中的应用说明

event事件是如何完成线程之间的通信的，看案例

import random
import threading
import time


def waiter(event):
    for i in range(1,4):
        print(f'{i} 等待标记flag 被设定')
        event.wait()
        # 等待线程如果想要继续向下执行，需要修改flag标记，只有设定线程修改了，等待线程才会往下
        print(f'等待完成的时间:{time.ctime()}')
        event.clear()

def setter(event):
    for i in range(1, 4):
        # 模拟CPU随机切换
        time.sleep(random.randint(1, 3))
        event.set()
        print(f'设定完成:{i}')


if __name__ == '__main__':
    event = threading.Event()
    print('开始工作...')

    waiter = threading.Thread(target=waiter, args=(event, ))

    setter = threading.Thread(target=setter, args=(event, ))

    waiter.start()
    setter.start()
    waiter.join()
    setter.join()

    print('工作结束')

执行结果

注意这里等待时间在使用完成之后需要被clear清空重置