python线程中Condition的原理

Condition是线程间协作的同步工具,基于锁和等待队列实现。线程通过wait()释放锁并等待,其他线程调用notify()/notify_all()唤醒等待者。典型用于生产者-消费者模型,需用while检查条件以防虚假唤醒,推荐with语句管理锁。

python线程中condition的原理

Condition 是 Python threading 模块中的一个同步原语,用于线程间的协作通信。它允许一个或多个线程等待某个条件成立,而另一个线程在条件变化后通知等待的线程继续执行。

Condition 的基本结构

Condition 内部依赖于一个 锁(Lock 或 RLock) 和一个 等待队列。每个 Condition 实例绑定一个锁,用于保护共享状态和协调线程访问。当线程调用 wait() 时,它会释放底层锁并进入等待状态;其他线程可以通过 notify() 或 notify_all() 唤醒一个或全部等待线程。

关键组成部分:

Lock/RLock:确保对共享资源的安全访问。wait():释放锁,将当前线程挂起,直到收到通知。notify(n=1):唤醒最多 n 个等待的线程(不会立即运行,需重新获取锁)。notify_all():唤醒所有等待线程。

Condition 的工作流程

使用 Condition 通常遵循“等待-通知”模式。线程在进入临界区后检查某个条件是否满足,如果不满足则调用 wait() 进入阻塞状态。当其他线程修改了共享状态并使条件成立时,调用 notify 或 notify_all 来触发等待线程继续执行。

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典型使用结构:

cond.acquire()try:    while not condition_is_true:        cond.wait()    # 执行条件满足后的操作finally:    cond.release()

现代写法推荐使用上下文管理器(with 语句),更简洁安全:

with cond:    while not condition_is_true:        cond.wait()    # 执行操作

应用场景举例

Condition 常用于实现生产者-消费者模型。比如,消费者线程等待缓冲区非空,生产者放入数据后通知消费者。

示例逻辑:

消费者线程获取 Condition 锁,检查队列是否为空。如果为空,调用 wait(),自动释放锁并等待。生产者添加数据后,调用 notify() 唤醒一个消费者。被唤醒的消费者重新竞争锁,获得锁后从 wait() 返回继续执行。

注意事项

使用 Condition 时必须注意以下几点:

总是用 while 而不是 if 判断条件,防止虚假唤醒或多个线程被唤醒但条件又被其他线程改变。notify() 不会释放锁,通常应放在修改状态之后、释放锁之前。notify_all() 更安全但可能带来性能开销,适合不确定哪个线程能处理新状态的情况。

基本上就这些。Condition 的核心是“等待特定条件 + 主动通知”,比单纯使用 Lock 更高效地实现线程协作。

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