在Python中使用多线程（通俗版本）

一、多线程的介绍：

1.进程

通常一个进程包含一个或者多个线程，每个进程有自己独立的一块内存空间，所有的线程共享这一块空间，例如：在Windows操作系统中，一个运行的xx.exe就是一个进程。

2.线程

一个进程总得有多个执行任务吧，例如我有一个学生信息查询进程，当我想要查询某个学生信息时，它大致包含以下几个任务：

1.进程接收学生信息并发送给服务器

2.进程接收学生信息

3.进程分析学生信息

4.进程将学生信息展示出来

不难理解，如果一个进程只有一个线程，那么这个线程将会按照顺序执行四个任务，那么总耗费时间就是t1+t2+t3+t4的时间。

但是如果我们使用多线程，我们拥有三个线程，那么我们就可以边接收学生信息（任务二），边分析学生信息（任务三），边展示学生信息（任务四）

那么总时间将无限接近于t1+t2。

可以看到，这大大提升了工作效率，除此之外，线程还拥有更小的系统开销代价，相较于多进程来说，多线程的开销远远小于多进程，并且由于线程间数据可以共享，为此在处理“密集型I/O型任务”时，我们可以使用多线程来提升工作效率。

密集型I/O型任务举例：爬虫中大量获取接口、GUI页面的子页面。

二、多线程的使用

0.多线程的使用方式：

在Python中实现多线程的库有很多，在这里我们使用最常见的“threading”库。

1.显示线程信息的属性的方法：

import threading

if __name__ == "__main__":
    print("当前进程数量为:",threading.active_count())
    print("当前所有的线程为:",threading.enumerate())    #以列表的形式显示
    print("当前线程为:",threading.current_thread())

效果图：

2.添加线程

在threading中添加线程，使用内置的“Thread”类，先创建Thread对象，再使用start()方法启动这个线程。
threading.Thread(target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None)

其中：

1.target为函数名，或者可调用对象。

2.name是线程名称，如果不指定系统会随机生成。

3.args是用于发起调用目标函数的参数列表或元组，默认是()

4.kwargs是用于发起调用目标函数的关键字参数字典，默认是{}

5.daemon(3.3版本新增)，daemon如果不是默认值None，则该线程为守护线程。

import threading
import time

def job1():
    #让这个线程暂停5秒，便于区分
    time.sleep(1)
    print("job1成功执行啦,执行该函数的线程是:",threading.current_thread())

if __name__ == "__main__":
    #创建一个线程，并且不给该线程使用name参数指定名字
    my_thread_1 = threading.Thread(target=job1)
    #创建一个线程，并且给该线程使用name参数指定名字
    my_thread_2 = threading.Thread(target=job1,name="t1")
    #启动两个线程
    my_thread_2.start()
    my_thread_1.start()
    print("当前进程数量为:",threading.active_count())
    print("当前所有的线程为:",threading.enumerate())    #以列表的形式显示
    print("当前线程为:",threading.current_thread())

效果图：

可以看到，线程1和线程2是同时完成的，因为两条打印语句都“挤到一起”了。

3.线程间的堵塞

3.1为什么要使用堵塞

我们继续看上面提到的学生查询例子，在任务四中，进程需要展示学生信息，但如果任务四的执行速度大于任务三大于任务二，会出现什么状况呢？

此时，学生的全部信息尚未接收完全，但是任务四的线程已经执行完毕了，这就导致最后展示出来的学生信息是不全的，这显然不是我们想要的结果，那我们该怎么办呢？

这就不得不搬出线程的“堵塞”了。

3.2堵塞的作用

线程堵塞顾名思义，会将某个线程堵住，从而使这个线程卡住，直到解除线程堵塞。

为此我们可以适当的将任务四的线程堵塞，直到任务二任务三的线程执行的差不多了，我们再解除任务四的堵塞即可。

3.3使用join()函数来完成线程堵塞的操作

join()函数的使用方法：

在A函数中使用join()函数，那么A函数会卡住，直到被使用join()函数的线程执行完毕，函数A才会继续进行。

import threading
import time

def B():
    #让这个线程暂停1秒，便于区分
    time.sleep(1)
    print(f"嗨，我是B函数~我被线程{threading.current_thread()}使用.")

def A():
    #创建B线程,注意的是A本身就是一个线程A
    new_threading = threading.Thread(target=B)
    #启动B线程
    new_threading.start()
    #堵塞A线程，使用线程B堵塞A线程。
    new_threading.join()
    print(f"嗨,我是A函数~我被线程{threading.current_thread()}使用.")
    print("当前进程数量为:",threading.active_count())
    print("所有的线程为:",threading.enumerate())    #以列表的形式显示

if __name__ == "__main__":
    A()

效果图：

可以看到，线程B在执行完B函数之后，自动销毁了，此时线程数量仅为1了。

3.4线程执行的结果使用Queue来存储

虽然线程之间共享数据，但是在Threading库中，除主线程外，子线程执行的结果并不能通过return来返回数据，为此我们需要使用“Queue”来存储。

可以理解为，子线程虽然无法返回数据，但是子线程之间可以用Queue队列管道来存储结果。

为此，我们需要安装queue库。

import threading
from queue import Queue

def job(l, q):
    for i in range(len(l)):
        l[i] = l[i] * 10
    #使用put方法向队列中添加数据
    q.put(l)


def tasks():
    # 创建队列
    q = Queue()
    # 线程列表
    threads = []
    # 二维列表
    data = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
    for i in range(3):
        t = threading.Thread(target=job, args=(data[i], q))
        t.start()
        threads.append(t)

    # 对所有线程进行阻塞
    for thread in threads:
        thread.join()
    results = []
    # 将新队列中的每个元素挨个放到结果列表中
    for _ in range(3):
        #使用get方法在队列中取数据.
        #当对列为空时，线程会卡在这里，一直在请求获取数据，直到获取到数据为止.
        #可以使用q.empty()方法判断队列是否为空.
        results.append(q.get())
    print(results)


if __name__ == "__main__":
    tasks()

效果图：