Python线程-关键部分

Question

线程的“关键部分”是什么（在Python中）？

A thread enters the critical section by calling the acquire() method, which can either be blocking or non-blocking. A thread exits the critical section, by calling the release() method.

-Understanding Threading in Python, Linux Gazette

还有，锁的目的是什么？

Answer 1

"critical section"是一段代码，为了确保正确性，必须确保一次只能有一个控制线程在该部分中。一般来说，您需要一个关键部分来包含引用，这些引用将值写入内存中，以便在多个并发进程之间共享。

Answer 2

代码的关键部分是一次只能由一个线程执行的部分。以聊天服务器为例。如果每个连接（即每个最终用户）都有一个线程，那么一个“关键部分”是假脱机代码（向所有客户端发送传入消息）。如果不止一个线程试图一次假脱机一条消息，您将得到BfrIToS mANtwD pioemessages交织，这显然是没有好处的。

锁可以用来同步对关键部分（或一般资源）的访问。在我们的聊天服务器示例中，锁就像一个锁着的房间，里面有一台打字机。如果其中有一个线程（键入消息），则其他线程无法进入房间。一旦第一根线完成，他就打开房间，离开。然后另一根线可以进入房间（锁住它）。”“锁”的意思是“我得到房间”

Answer 3

其他人给出了很好的定义。下面是一个典型的例子：

import threading
account_balance = 0 # The "resource" that zenazn mentions.
account_balance_lock = threading.Lock()

def change_account_balance(delta):
    global account_balance
    with account_balance_lock:
        # Critical section is within this block.
        account_balance += delta

假设+=运算符由三个子组件组成：

• 读取当前值
• 将RHS添加到该值中
• 将累积值写回LHS（从技术上讲，是用Python术语绑定的）

如果没有with account_balance_lock语句，并且并行执行两个change_account_balance调用，则可能会以危险的方式交错这三个子组件操作。假设您同时调用change_account_balance(100)（AKA pos）和change_account_balance(-100)（AKA neg）。这可能会发生：

pos = threading.Thread(target=change_account_balance, args=[100])
neg = threading.Thread(target=change_account_balance, args=[-100])
pos.start(), neg.start()

• 位置：读取当前值->；0
• 负：读取当前值->；0
• 位置：将当前值添加到读取值->；100
• 负：将当前值添加到读取值->；-100
• pos:写入当前值->；帐户余额=100
• 负：写入当前值->；帐户余额=-100

因为您没有强制操作以离散块的形式发生，所以可以有三种可能的结果（-100，0，100）。

with [lock]语句是一个单独的、不可分割的操作，它说：“让我成为执行此代码块的唯一线程。如果有其他东西正在执行，那就很酷了——我会等的。”这确保了对account_balance的更新是“线程安全”（并行安全）的。

注意：此架构有一个警告：每次要操作account_balance以使代码保持线程安全，您必须记住获取account_balance_lock（通过with）。有办法让它不那么脆弱，但这是另一个问题的答案。

编辑：回顾过去，可能需要指出的是，with语句隐式调用锁上的阻塞acquire——这是上述线程对话框的“我将等待”部分。相比之下，一个非阻塞获取说，“如果我不能立即获取锁，让我知道”，然后依赖你检查你是否得到锁。

import logging # This module is thread safe.
import threading

LOCK = threading.Lock()

def run():
    if LOCK.acquire(False): # Non-blocking -- return whether we got it
        logging.info('Got the lock!')
        LOCK.release()
    else:
        logging.info("Couldn't get the lock. Maybe next time")

logging.basicConfig(level=logging.INFO)
threads = [threading.Thread(target=run) for i in range(100)]
for thread in threads:
   thread.start()

我还想补充一点，锁的主要目的是保证获取的原子性（线程间acquire的不可分割性），而简单的布尔标记不能保证这一点。原子操作的语义可能也是另一个问题的内容。