python3 同步方法

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mob64ca12db7156 2023-09-22 00:54:42 ©著作权

文章标签 互斥锁同步方法条件变量 文章分类 Python 后端开发

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Python3 同步方法

简介

在多线程或多进程的程序中，为了保证数据的一致性和避免竞争条件，需要使用到同步方法。Python3 提供了多种同步方法，包括互斥锁、条件变量、信号量等。

本文将介绍 Python3 中常用的同步方法，并给出相应的代码示例。

互斥锁

互斥锁（Mutex）是一种最基本的同步方法，在同一时刻只允许一个线程访问共享资源。Python3 提供了 threading 模块来实现互斥锁。

import threading

# 创建互斥锁
mutex = threading.Lock()

# 使用互斥锁保护共享资源
mutex.acquire()
# 对共享资源进行操作
# ...
mutex.release()

条件变量

条件变量（Condition）用于线程间的协调与通信，可以通过条件变量实现线程的等待和唤醒。Python3 中的条件变量依赖于互斥锁，需要先获得互斥锁才能使用条件变量。

import threading

# 创建条件变量
condition = threading.Condition()

# 等待条件变量满足
condition.acquire()
while not condition_satisfied:
    condition.wait()
# 条件满足后执行操作
# ...
condition.release()

# 唤醒等待的线程
with condition:
    condition_satisfied = True
    condition.notify()

信号量

信号量（Semaphore）用于控制对共享资源的访问数量，可以控制同时访问共享资源的线程数量。Python3 中的信号量是基于互斥锁和条件变量实现的。

import threading

# 创建信号量
semaphore = threading.Semaphore(max_workers)

# 申请资源
semaphore.acquire()
# 使用资源
# ...
semaphore.release()

读写锁

读写锁（Reader-Writer Lock）用于控制对共享资源的读和写操作，多个线程可以同时读取共享资源，但只允许一个线程进行写操作。Python3 没有直接提供读写锁，但可以使用 RLock 和 Condition 实现。

import threading

# 创建读写锁
read_write_lock = threading.RLock()

# 读操作
read_write_lock.acquire()
# 读取共享资源
# ...
read_write_lock.release()

# 写操作
read_write_lock.acquire()
# 写入共享资源
# ...
read_write_lock.release()

流程图

下面是一个示例的同步方法的流程图：

flowchart TD
    subgraph 主线程
        A[申请互斥锁]
        B[对共享资源进行操作]
        C[释放互斥锁]
        A --> B --> C
    end

    subgraph 线程1
        D[申请互斥锁]
        E[对共享资源进行操作]
        F[释放互斥锁]
        D --> E --> F
    end

    subgraph 线程2
        G[申请互斥锁]
        H[对共享资源进行操作]
        I[释放互斥锁]
        G --> H --> I
    end

    subgraph 线程3
        J[申请互斥锁]
        K[对共享资源进行操作]
        L[释放互斥锁]
        J --> K --> L
    end