Python：多线程 简单示例

在 Python 中，多线程编程通常用于执行 I/O 密集型任务，因为 Python 的全局解释器锁（GIL）限制了多线程在 CPU 密集型任务上的性能提升。不过，对于需要同时处理多个 I/O 操作（如网络请求、文件读写等）的场景，多线程仍然非常有用。

Python 的threading 模块提供了创建和管理线程的基本工具。以下是一个简单的示例，展示了如何使用 threading 模块来创建和启动多个线程：

import threading
import time
 
# 线程执行的函数
def worker(thread_id, delay):
    print(f"线程 {thread_id} 开始工作，延迟 {delay} 秒")
    time.sleep(delay)
    print(f"线程 {thread_id} 完成工作")
 
# 创建线程列表
threads = []
 
# 启动多个线程
for i in range(5):
    thread = threading.Thread(target=worker, args=(i, 2))  # 创建一个线程对象
    threads.append(thread)
    thread.start()  # 启动线程
 
# 等待所有线程完成
for thread in threads:
    thread.join()
 
print("所有线程已完成")

在这个示例中，我们定义了一个简单的 worker 函数，该函数接受线程 ID 和延迟时间作为参数，模拟线程的工作。然后，我们创建了 5 个线程，每个线程都会调用 worker 函数，并传入不同的参数。最后，我们使用 join() 方法等待所有线程完成。

线程同步

多线程编程中，线程同步是一个重要问题。如果不加以控制，多个线程可能会同时访问共享资源，导致数据竞争和不一致。Python 的 threading 模块提供了多种同步机制，如锁（Lock）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition）等。

以下是一个使用锁的示例：

import threading
 
# 共享资源
counter = 0
lock = threading.Lock()
 
# 线程执行的函数
def increment():
    global counter
    for _ in range(100000):
        lock.acquire()  # 获取锁
        counter += 1
        lock.release()  # 释放锁
 
# 创建线程列表
threads = []
 
# 启动多个线程
for _ in range(10):
    thread = threading.Thread(target=increment)
    threads.append(thread)
    thread.start()
 
# 等待所有线程完成
for thread in threads:
    thread.join()
 
print(f"最终计数器值: {counter}")

在这个示例中，我们使用了一个锁来保护对共享资源 counter 的访问。每个线程在修改 counter 之前都会先获取锁，修改完成后释放锁。这样可以确保同一时间只有一个线程能够访问 counter，从而避免了数据竞争。

注意事项

全局解释器锁（GIL）：Python 的 GIL 限制了多线程在 CPU 密集型任务上的性能提升。对于这类任务，可以考虑使用 multiprocessing 模块来创建多个进程，每个进程都有自己的 Python 解释器和内存空间，从而绕过 GIL 的限制。

线程安全：确保线程访问共享资源时是线程安全的，可以使用锁、信号量等同步机制。

死锁：不当使用锁可能会导致死锁问题，即多个线程相互等待对方释放锁，从而永远无法继续执行。要避免死锁，需要确保每个线程都能按照相同的顺序获取锁。

性能开销：创建和销毁线程是有开销的，不要频繁创建和销毁线程。可以使用线程池（如 concurrent.futures.ThreadPoolExecutor）来重用线程。

通过合理使用多线程编程，可以显著提高程序的并发性能和响应速度。然而，也需要注意多线程编程带来的复杂性和潜在问题。