Python Condition对象wait方法使用与修复

在 Python 中，Condition 对象用于线程同步，其 wait() 方法用于释放锁并阻塞线程，直到被其他线程唤醒。使用不当可能导致死锁、虚假唤醒或逻辑错误。以下是常见问题及修复方案：

常见问题与修复方案

1. 未检查条件（虚假唤醒）

• 问题：wait() 可能被虚假唤醒（即使未收到 notify()），若用 if 检查条件，唤醒后可能条件仍未满足。

  python

  with cond:
      if not resource_ready:  # ❌ 错误：应用 while 而非 if
          cond.wait()

• 修复：始终用 while 循环检查条件：

  python

  with cond:
      while not resource_ready:  # ✅ 正确：循环检查条件
          cond.wait()

2. 未在持有锁时调用 wait()

• 问题：调用 wait() 前未获取关联锁，抛出 RuntimeError。

  python

  cond = threading.Condition()
  cond.wait()  # ❌ 错误：未先获取锁

• 修复：确保在 with 块或 acquire()/release() 中调用：

  python

  with cond:  # ✅ 正确：自动获取/释放锁
      while not ready:
          cond.wait()

3. 未正确配对 notify() 和 wait()

• 问题：notify() 未在修改条件的代码块中调用，导致信号丢失。

  python

  def producer():
      resource_ready = True  # ❌ 错误：未在锁内修改条件
      cond.notify()          # 可能错过唤醒

• 修复：修改条件和调用 notify() 必须在同一锁内：

  python

  def producer():
      with cond:
          resource_ready = True  # ✅ 在锁内修改条件
          cond.notify()          # 安全唤醒

4. 未使用超时导致永久阻塞

• 问题：若生产者线程失败，消费者可能永久阻塞。

• 修复：为 wait() 添加 timeout 参数并处理超时：

  python

  with cond:
      while not resource_ready:
          if not cond.wait(timeout=5.0):  # 等待5秒
              print("Timeout, exiting")
              break

5. 错误使用 notify() 而非 notify_all()

• 问题：notify() 只唤醒一个线程，若多个线程等待相同条件，可能遗漏唤醒。

• 修复：需要唤醒所有线程时使用 notify_all()：

  python

  with cond:
      resource_ready = True
      cond.notify_all()  # ✅ 唤醒所有等待线程

完整正确示例

python

import threading

# 共享资源与条件变量
resource_ready = False
cond = threading.Condition()

def consumer():
    with cond:
        while not resource_ready:  # 循环检查条件
            cond.wait()            # 释放锁并等待
        print("Resource is ready!")

def producer():
    with cond:
        global resource_ready
        resource_ready = True     # 修改条件
        cond.notify_all()         # 唤醒所有等待线程

# 启动线程
threading.Thread(target=consumer).start()
threading.Thread(target=producer).start()

关键实践总结

1. 检查条件：始终用 while 循环检查条件（防虚假唤醒）。

2. 锁的作用域：wait()、notify() 及条件修改必须在同一锁内。

3. 唤醒选择：

   • notify()：唤醒 1 个线程（效率高）。

   • notify_all()：唤醒 所有线程（避免遗漏）。

4. 超时机制：用 wait(timeout=seconds) 防止永久阻塞。

5. 资源状态：条件变量应关联明确的共享状态（如 resource_ready）。

遵循这些模式可避免 Condition 的常见陷阱，确保线程安全。