Python threading.Thread 详解

介绍

在 Python 中,threading 模块提供了多线程编程的功能。多线程是指在一个程序中同时运行多个线程,每个线程执行不同的部分,从而实现并发执行的效果。threading.Thread 类是用于创建和管理线程的主要类。

本文将详细介绍 threading.Thread 类的用法,并提供代码示例来演示如何使用多线程编程。

线程概述

在了解 threading.Thread 类之前,先来了解一下线程的概念。

什么是线程?

线程是一个执行流,是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程由线程 ID、程序计数器和一组寄存器组成。线程与进程的区别在于,进程是由操作系统管理的程序执行的实体,而线程是进程中的一个实体,是被操作系统独立调度和执行的基本单位。

为什么使用多线程?

多线程可以实现并发执行,提高程序的性能和响应能力。在某些情况下,使用多线程可以更好地利用多核处理器,从而加速程序的执行。

Python 中的线程

在 Python 中,有两个主要的模块用于多线程编程:threadingthreadthreading 模块提供了更高级别的接口,而 thread 模块提供了更低级别的接口。

本文主要关注 threading.Thread 类,这是一个方便且易于使用的类,用于创建和管理线程。

threading.Thread 类

threading.Thread 类用于创建线程对象。下面是 threading.Thread 类的构造函数:

threading.Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None)

参数说明

  • group:指定线程所属的线程组。
  • target:要执行的线程函数。
  • name:线程的名称。
  • args:传递给线程函数的参数,以元组的形式传递。
  • kwargs:传递给线程函数的关键字参数,以字典的形式传递。
  • daemon:指定线程是否为守护线程。

示例

下面是一个简单的示例,演示了如何使用 threading.Thread 类创建和启动一个线程:

import threading

def print_numbers():
    for i in range(1, 6):
        print(i)

# 创建线程对象
t = threading.Thread(target=print_numbers)

# 启动线程
t.start()

# 等待线程结束
t.join()

print("线程结束")

上述代码中,首先定义了一个函数 print_numbers,该函数用于打印数字 1 到 5。然后,创建了一个线程对象 t,将 print_numbers 函数作为目标函数传递给线程对象的构造函数。接下来,使用 start 方法启动线程。最后,使用 join 方法等待线程结束。

状态图

下面是示例代码中线程的状态图:

stateDiagram
    [*] --> 创建线程: start
    创建线程 --> 线程就绪: 启动线程
    线程就绪 --> 线程运行: 获得 CPU 时间片
    线程运行 --> 线程阻塞: 等待资源
    线程运行 --> 线程结束: 执行完毕
    线程阻塞 --> 线程就绪: 资源可用
    线程阻塞 --> 线程结束: 调用 join 方法

上述状态图描述了线程的状态转换过程。线程创建后,通过 start 方法启动线程,线程进入就绪状态并等待 CPU 时间片。当 CPU 时间片分配给线程时,线程进入运行状态,执行线程函数。如果线程需要等待某个资源,它会进入阻塞状态,直到资源可用。当线程执行完毕或