答案:Python中线程同步常用Lock、RLock、Condition、Semaphore和Event机制。1. Lock确保同一时间仅一个线程执行代码段,避免共享资源竞争;2. RLock支持同一线程多次加锁,适用于嵌套调用;3. Condition实现线程间协作,常用于生产者-消费者模型;4. Semaphore控制并发访问资源的线程数量;5. Event用于线程通信,通过set和wait触发事件。应根据场景选择合适方式,防止死锁并合理管理锁的粒度与释放。

在Python中使用threading模块进行多线程编程时,多个线程可能同时访问共享资源,导致数据混乱或结果不可预测。为了解决这个问题,需要实现线程同步。Python提供了多种机制来实现线程同步,以下是常用的几种方式及其使用方法。
1. 使用 Lock(互斥锁)
Lock 是最基本的同步机制,用于确保同一时间只有一个线程可以执行某段代码。
用法说明:
调用 lock.acquire() 获取锁,其他线程将阻塞直到锁被释放。执行完临界区代码后,必须调用 lock.release() 释放锁。建议使用 with 语句,避免忘记释放锁。
示例代码:
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import threading创建一个锁
lock = threading.Lock()counter = 0
def increment():global counterfor _ in range(100000):with lock: # 自动获取和释放锁counter += 1
t1 = threading.Thread(target=increment)t2 = threading.Thread(target=increment)
t1.start()t2.start()
t1.join()t2.join()
print(counter) # 输出:200000
2. 使用 RLock(可重入锁)
RLock 允许同一个线程多次获取同一个锁,而不会造成死锁,适合递归调用或嵌套加锁场景。
与 Lock 的区别:
Lock 不允许同一线程重复获取,否则会阻塞。RLock 可以被同一线程多次 acquire,但 release 次数必须匹配。
示例:
import threadingrlock = threading.RLock()
def outer():with rlock:print("Outer acquired")inner()
def inner():with rlock:print("Inner acquired")
t = threading.Thread(target=outer)t.start()t.join()
3. 使用 Condition(条件变量)
Condition 用于线程间的协作,比如生产者-消费者模型。它基于 Lock,并提供 wait()、notify() 和 notify_all() 方法。
典型用途:一个线程等待某个条件成立,另一个线程修改状态后通知等待的线程。
示例:生产者-消费者模型
import threadingimport timeimport randomcondition = threading.Condition()items = []
def producer():for i in range(5):with condition:item = random.randint(1, 100)items.append(item)print(f"Produced: {item}")condition.notify() # 唤醒一个等待的消费者time.sleep(1)
def consumer():while True:with condition:while not items:condition.wait() # 等待有数据item = items.pop(0)print(f"Consumed: {item}")if len(items) == 0:break
t1 = threading.Thread(target=producer)t2 = threading.Thread(target=consumer)
t1.start()t2.start()
t1.join()t2.join()
4. 使用 Semaphore(信号量)
Semaphore 控制同时访问某一资源的线程数量,适用于限制并发数,如数据库连接池。
示例:限制最多两个线程同时运行
import threadingimport timesemaphore = threading.Semaphore(2)
def worker(name):with semaphore:print(f"{name} is working...")time.sleep(2)print(f"{name} done.")
threads = [threading.Thread(target=worker, args=(f"Thread-{i}",)) for i in range(5)]
for t in threads:t.start()
for t in threads:t.join()
5. 使用 Event(事件)
Event 用于线程间通信,一个线程设置事件,其他线程等待该事件发生。
常用方法: wait(), set(), clear()
示例:
import threadingimport timeevent = threading.Event()
def waiter():print("Waiting for event...")event.wait()print("Event triggered!")
def setter():time.sleep(2)print("Setting event")event.set()
t1 = threading.Thread(target=waiter)t2 = threading.Thread(target=setter)
t1.start()t2.start()
t1.join()t2.join()
基本上就这些常见的线程同步方式。根据具体场景选择合适的机制:简单互斥用 Lock,嵌套加锁用 RLock,线程协作用 Condition 或 Event,控制并发数用 Semaphore。关键是避免死锁,注意锁的粒度和释放时机。
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