【Python從入門到精通】（二十）Python并發編程的基本概念-執行緒的使用以及生命周期

您好，我是碼農飛哥，感謝您閱讀本文，歡迎一鍵三連哦，
本篇開始學習并發編程，本文將重點介紹執行緒的基本概念以及執行緒的生命周期，
干貨滿滿，建議收藏，需要用到時常看看， 小伙伴們如有問題及需要，歡迎踴躍留言哦~ ~ ~，

前言

前面介紹的知識點都是基礎知識點，沒有涉及到并發編程，在實際開始中我們經常需要用到異步并發處理的場景，比如：讀取一個很大的Excel，單個執行緒讀取的話可能很慢，這時候就需要多執行緒并發處理了，
還有就是支付系統，訂單支付成功之后需要異步通知第三方等等場景，

行程和執行緒

行程是什么？行程說白了就是應用程式的執行實體，你在電腦上聽著歌兒，敲著代碼，掛著微信，這些任務都是由不同的應用程式來執行，作業系統會給每個應用程式分配不同的行程，通過CPU的調度來使這些動作可以“同時”進行，這里說是同時進行實際上不是的，因為CPU在同一時間內只能有一條指令執行，但是因為CPU執行的速度太快了，給用戶的感覺就是在同時進行，行程是可以占用物理記憶體的，

執行緒是行程的組成部分，一個行程可以擁有多個執行緒.CPU調度行程的最小粒度是執行緒，其中由主執行緒來完成從開始到結束的全部操作，其他執行緒在主執行緒運行時被創建或者結束，
主執行緒在程式初始化之后就會被創建，如果一個程式只有一個主執行緒就稱為單執行緒，如果有多個執行緒則稱之為多執行緒， 創建多個執行緒之后，每個執行緒的執行都是獨立的，

執行緒的創建

Python創建執行緒的方式有兩種: 創建執行緒都需要引入threading模塊，首先讓我們來看看Thread類的構造方法，

__init__(self, group=None, target=None, name=None,
                 args=(), kwargs=None, *, daemon=None):

此構造方法中，以上所有引數都是可選引數，即可以使用，也可以忽略，
其中各個引數的含義如下：

1. group:指定所創建的執行緒隸屬于哪個執行緒組，
2. target:指定所創建的執行緒要呼叫的目標方法，
3. args:以元組的方式，為target指定的方法傳遞引數，如果傳入的是元組中有多個引數的話則傳入方式是（arg1,arg2,....argn,）
4. kwargs:以字典的方法，為target指定的方法傳遞引數，
5. daemon:指定所創建的執行緒是否為后臺執行緒，
6. name: 指定執行緒的名稱
7. 第一種方式：就是直接呼叫Thread類的構造方法創建一個執行緒的實體，

import threading

# 定義執行緒要呼叫的方法
def async_fun(*add):
    for arc in add:
        print(threading.current_thread().getName() + " " + arc)


my_tuple = ("碼農飛哥", "好好學習", "早日突破職業瓶頸")

# 創建執行緒
thread = threading.Thread(target=async_fun, args=my_tuple)
# 啟動執行緒
thread.start()

for i in range(4):
    print(threading.current_thread().getName() + "執行" + str(i)+ "次")

運行結果是：

Thread-1 碼農飛哥MainThread執行0次
MainThread執行1次

MainThread執行2次
MainThread執行3次
Thread-1 好好學習
Thread-1 早日突破職業瓶頸

如上方法就是實體化一個執行緒Thread-1讓他異步呼叫async_fun方法，可以看出主執行緒MainThread和執行緒Thread-1是交替呼叫的（每次的執行結果都不同），這說明了這兩個執行緒是交替獲得CPU的執行權限的，需要特別注意的是執行緒必須要呼叫start()方法才能執行，
2. 第二種方式：就是繼承threading.Thread，然后，重寫run方法，

import threading

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, add):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.add = add
        # 重寫run()方法

    def run(self):
        for arc in self.add:
            print(threading.current_thread().getName() + " " + arc)


my_tuple = ("碼農飛哥", "好好學習", "早日突破職業瓶頸")

thread = MyThread(my_tuple)
thread.start()

for i in range(4):
    print(threading.current_thread().getName() + "執行" + str(i)+ "次")

運行結果是：

Thread-1 碼農飛哥MainThread執行0次
MainThread執行1次

Thread-1 好好學習
Thread-1 早日突破職業瓶頸
MainThread執行2次
MainThread執行3次

這里定義了了MyThread類，并重寫了run方法，run方法就是執行緒真正要執行的任務，相當于上例中async_fun函式的內容移到了run方法中，

執行緒的生命周期

說完了如何創建一個執行緒接下來讓我們來看看執行緒的生命周期，一個執行緒一共有五個狀態，
分別是新建狀態（初始化狀態），就緒狀態，運行狀態，阻塞狀態以及死亡狀態，狀態之間的關系圖如下：

1. 新建狀態：執行緒被剛剛創建，且未呼叫start()方法時的狀態，即上面的threading.Thread(target=async_fun, args=my_tuple) 時的執行緒狀態，
2. 就緒狀態：呼叫了start()方法之后，執行緒就由新建狀態轉成就緒狀態，就緒狀態就是表示執行緒可以是隨時準備獲取CPU的狀態，
   以下幾種情況下執行緒會進入就緒狀態：1.sleep()方法規定的時間已過，2.呼叫了set()方法發出通知，3.其他執行緒釋放了該同步鎖，并由該執行緒獲得，
3. 運行狀態：當就緒狀態的執行緒獲得了CPU的使用權之后，并開始執行target引數執行的目標函式或者run()方法，就表明執行緒處于運行狀態，
4. 阻塞狀態：獲得CPU的調度但是沒有執行完任務的執行緒.
   以下幾種情況下：執行緒都會進入阻塞狀態：1.呼叫了sleep()方法，2.呼叫了wait()方法，并且等待條件滿足，3.執行緒試圖獲取某個物件的同步鎖時，如果該鎖被其他執行緒占用，則當前執行緒進入阻塞狀態，
5. 執行緒死亡狀態：執行緒的任務執行完成或者程式執行程序中發生例外，執行緒都會進入死亡狀態，

Thread.join()用法詳解，

join()方法的功能是在程式指定位置，優先讓該方法的呼叫者使用CPU資源，即呼叫執行緒等待該執行緒完成后，才能繼續用下運行，
該方法的語法格式如下：thread.join( [timeout])
其中，thread為Thread類或其子類的實體化物件；timeout引數作為可選引數，
其功能是指定thread執行緒最多可以霸占CPU資源的時間，如果省略，則默認直到thread執行結束才釋放CPU資源，

import threading


# 定義執行緒要呼叫的方法
def async_fun(*add):
    for arc in add:
        print(threading.current_thread().getName() + " " + arc)


my_tuple = ("碼農飛哥", "好好學習", "早日突破職業瓶頸")

# 創建執行緒
thread = threading.Thread(target=async_fun, args=my_tuple, name="執行緒1")
thread2 = threading.Thread(target=async_fun, args=my_tuple, name='執行緒2')
# 啟動執行緒
thread.start()
# 等待執行緒1執行完
thread.join()
# 執行緒1執行完之后啟動執行緒2
thread2.start()
thread2.join()

運行結果是：

執行緒1 碼農飛哥
執行緒1 好好學習
執行緒1 早日突破職業瓶頸
執行緒2 碼農飛哥
執行緒2 好好學習
執行緒2 早日突破職業瓶頸

如上有執行緒1和執行緒2兩個執行緒，在執行緒1呼叫thread.join()之后執行緒1和執行緒2的執行由并行改成了串行，也就是說必須是執行緒1執行完之后才啟動執行緒2，現在把該陳述句去掉變成下面這樣：

# 啟動執行緒
thread.start()
# 執行緒1執行完之后啟動執行緒2
thread2.start()
thread2.join()

運行結果是：

執行緒1 碼農飛哥
執行緒2 碼農飛哥
執行緒2 好好學習
執行緒2 早日突破職業瓶頸
執行緒1 好好學習
執行緒1 早日突破職業瓶頸

可以看出執行緒1和執行緒2的運行是并行的，

sleep函式的用法

位于time模塊中的sleep(secs)函式，可以實作令當前執行的執行緒暫停secs秒后在繼續執行，所謂暫停，即令當前執行緒進入阻塞狀態，當達到sleep()函式規定的時間后，
再由阻塞狀態轉為就緒狀態，等待CPU調度，

# 定義執行緒要呼叫的方法
def async_fun(*add):
    for arc in add:
        start_time = time.time()
        time.sleep(2)
        print(str((time.time() - start_time)) + " 秒 " + threading.current_thread().getName() + " 結束呼叫" + arc)


my_tuple = ("碼農飛哥", "好好學習", "早日突破職業瓶頸")

# 創建執行緒
thread = threading.Thread(target=async_fun, args=my_tuple)
# 啟動執行緒
thread.start()

運行結果是：

2.0052337646484375 秒 Thread-1 結束呼叫碼農飛哥
2.004210948944092 秒 Thread-1 結束呼叫好好學習
2.002394199371338 秒 Thread-1 結束呼叫早日突破職業瓶頸

可以看出執行緒每次執行都花費了2秒的時間，

daemon守護執行緒詳解

當一個執行緒設定為守護執行緒之后，本次任務執行完成之后執行緒并不會死亡，其生命周期就是主程式的生命周期，也就是說程式不結束，守護執行緒就一直在（執行任務時發生例外的情況除外）

總結

本文是Python并發編程的第一篇，簡單的介紹了執行緒的基本概念以及生命周期，

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我是碼農飛哥，再次感謝您讀完本文，