一、概念

多线程（multithreading）是指在软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术，优点如下：
1、多线程可以把占据较长时间的任务放到后台处理
2、多线程可以使程序的运行速度加快
3、某些等待的任务实现(如用户输入、文件读写、网络收发数据等)，多线程的使用可以释放一些珍贵的如内存占用资源等

每个独立的线程均有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

每个线程都有其本身的一组CPU寄存器，称为线程的上下文，该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。

指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器，线程总是在进程得到上下文中运行的，这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。

线程可以被抢占（即中断），也可以当在其他线程正在运行时，线程暂时搁置（也称为睡眠），这就是线程的退让。

线程分为内核线程和用户线程，内核线程指由操作系统内核创建和撤销的线程，用户线程指不需要内核支持而在用户程序中创建和撤销的线程

Python3 线程中常用的两个模块为“_thread”和“threading”，推荐使用threading。Python3已废弃“thread”模块，改为“_thread”替代

二、线程创建

Python使用线程通常有两种方式：函数或者用类来包装线程对象

2.1、_thread模块创建线程

函数式：
调用_thread模块的start_new_thread()创建线程，具体语法为：

_thread.start_new_thread(function , args , kwargs)

参数说明：

function：线程函数

args：传递给线程函数的参数，必须是tuple(元组)类型

kwargs：可选参数

"""
使用_thread创建线程
"""
import _thread
import time# 定义线程函数
def print_time(ThreadName , delay):# 计数器初始值设置为0count = 0# 打印3次while count < 3:# 延时delay秒time.sleep(delay)# time.time()返回当前时间的时间戳；time.ctime()把时间戳（按秒计算的浮点数）转化为time.asctime()形式print("%s：%s" % (ThreadName , time.ctime(time.time())))count += 1# 创建线程
try:_thread.start_new_thread(print_time , ("Thread_1" , 3 ,))_thread.start_new_thread(print_time , ("Thread_2" , 5 ,))
except:print("线程创建失败~~~")
# 无限循环
while 1:pass

运行结果：

Thread_1：Sun Aug  9 21:47:52 2020
Thread_2：Sun Aug  9 21:47:54 2020
Thread_1：Sun Aug  9 21:47:55 2020
Thread_1：Sun Aug  9 21:47:58 2020
Thread_2：Sun Aug  9 21:47:59 2020
Thread_2：Sun Aug  9 21:48:04 2020

三、线程模块

Python3提供了“_thread”和“threading”两个标准库实现对线程的支持，但“_thread”提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁，“threading”相比“_thread”功能丰富得多，其提供如下方法：

1、threading.currentThread()：返回当前的线程变量

2、threading.enumerate()：返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程

3、threading.activeCount()：返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果

除以上提供的方法外，线程模块也提供了Thread类来处理线程，Thread类提供了以下方法：

1、run()：用以表示线程活动的方法

2、start()：启动线程活动

3、join(time)：等待至线程中止。其阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生

4、isAlive()：返回线程是否活动的

5、getName()：返回线程名

6、setName()：设置线程名

四、threading 模块创建线程

"""
使用 threading 创建线程
从 threading.Thread 继承创建一个新的子类，实例化后调用 start() 方法启动新线程
"""
import threading , time# 退出标识，默认退出
exitFalg = 0# 创建定义子类，继承自 threading.Thread 类
class myThreadClass(threading.Thread):# 定义一个构造方法，类实例化时被调用def __init__(self , name , counter , delay):# 调用 threading.Thread 类构造方法threading.Thread.__init__(self)self.name = nameself.counter = counterself.delay = delay# 定义run()方法def run(self):print("开始线程：" , self.name)# 调用print_time()方法print_time(self.name , self.counter , self.delay)print("停止线程：", self.name)# 定义print_time()方法，输出时间
def print_time(ThreadName , counter , delay):while counter:if exitFalg:# 退出线程ThreadName.exit()# 延时delay秒time.sleep(delay)print("%s ：%s" % (ThreadName , time.ctime(time.time())))counter = counter - 1# myThreadClass实例化创建线程
myThread_1 = myThreadClass("Thread_1" , 2 , 3) # 循环2次，间隔3秒
myThread_2 = myThreadClass("Thread_2" , 3 , 4) # 循环3次，间隔4秒# 开启线程
myThread_1.start()
myThread_2.start()
myThread_1.join()
myThread_2.join()
print ("退出主线程")

执行结果：

开始线程： Thread_1
开始线程： Thread_2
Thread_1 : Sun Aug  9 23:17:48 2020
Thread_2 : Sun Aug  9 23:17:49 2020
Thread_1 : Sun Aug  9 23:17:51 2020
停止线程： Thread_1
Thread_2 : Sun Aug  9 23:17:53 2020
Thread_2 : Sun Aug  9 23:17:57 2020
停止线程： Thread_2
退出主线程

五、线程同步

实际工作中经常遇到多个线程同时需要对某个数据进行修改的情况（如：列表里所有元素都是0，线程"set"从后向前把所有元素改成1，线程"print"负责从前往后读取列表并打印），此时可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，引入锁的概念。

使用 Thread 对象的 Lock 和 Rlock 可以实现简单的线程同步，这两个对象都有 acquire 方法和 release 方法，对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到 acquire 和 release 方法之间

**锁有两种状态：锁定和未锁定。**当线程"set"要访问共享数据时，必须先获得锁定；如果已有别的线程如"print"获得锁定了，那么先让线程"set"暂停，即同步阻塞；等到线程"print"访问完毕，释放锁以后，再让线程"set"继续。

"""
使用 threading 创建线程
从 threading.Thread 继承创建一个新的子类，实例化后调用 start() 方法启动新线程
"""
import threading , time# 退出标识，默认退出
exitFalg = 0# 创建锁对象，用于锁的获取和释放
threadLock = threading.Lock()# 创建定义子类，继承自 threading.Thread 类
class myThreadClass(threading.Thread):# 定义一个构造方法，类实例化时被调用def __init__(self , name , counter , delay):# 调用 threading.Thread 类构造方法threading.Thread.__init__(self)self.name = nameself.counter = counterself.delay = delay# 定义run()方法def run(self):print("开始线程：" , self.name)# 获取锁，用于线程同步threadLock.acquire()# 调用print_time()方法print_time(self.name , self.counter , self.delay)# 释放锁，开启下一个线程threadLock.release()print("停止线程：", self.name)# 定义print_time()方法，输出时间
def print_time(ThreadName , counter , delay):while counter:if exitFalg:# 退出线程ThreadName.exit()# 延时delay秒time.sleep(delay)print("%s : %s" % (ThreadName , time.ctime(time.time())))counter = counter - 1# myThreadClass实例化创建新线程
myThread_1 = myThreadClass("Thread_1" , 2 , 3) # 循环2次，间隔3秒
myThread_2 = myThreadClass("Thread_2" , 3 , 4) # 循环3次，间隔4秒# 添加线程到线程列表
threads = []
threads.append(myThread_1)
threads.append(myThread_2)# # 开启新线程，同时等待所有线程完成
for t in threads:t.start()t.join()
print ("退出主线程")

执行结果：可见执行结果是myThread_1执行完再执行myThread_2

开始线程： Thread_1
Thread_1 : Sun Aug  9 23:46:36 2020
Thread_1 : Sun Aug  9 23:46:39 2020
停止线程： Thread_1
开始线程： Thread_2
Thread_2 : Sun Aug  9 23:46:43 2020
Thread_2 : Sun Aug  9 23:46:47 2020
Thread_2 : Sun Aug  9 23:46:51 2020
停止线程： Thread_2
退出主线程

六、线程优先级队列(Queue)

Python 的 Queue 模块提供了同步的、线程安全的队列类，包括FIFO(先入先出)队列Queue、LIFO(后入先出)队列LifoQueue和优先级队列 PriorityQueue，这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用，可以使用队列来实现线程间的同步。

Queue 模块中的常用方法：
1、Queue.qsize()：返回队列的大小
2、Queue.empty()：如果队列为空，返回True，反之False
3、Queue.full()：如果队列满了，返回True，反之False
4、Queue.full 与 maxsize 大小对应
5、Queue.get(block , timeout)：获取队列 timeout 等待时间
6、Queue.get_nowait() ：相当Queue.get(False)
7、Queue.put(item)：写入队列 timeout 等待时间
8、Queue.put_nowait(item)：相当Queue.put(item , False)
9、Queue.task_done()：在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
10、Queue.join()：实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作

import queue
import threading
import timeexitFlag = 0class myThread (threading.Thread):def __init__(self, threadID, name , q):threading.Thread.__init__(self)self.threadID = threadIDself.name = nameself.q = qdef run(self):print ("开启线程：" + self.name)process_data(self.name, self.q)print ("退出线程：" + self.name)def process_data(threadName, q):while not exitFlag:queueLock.acquire()if not workQueue.empty():data = q.get()queueLock.release()print ("%s processing %s" % (threadName, data))else:queueLock.release()time.sleep(1)threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1# 创建新线程
for tName in threadList:thread = myThread(threadID, tName, workQueue)thread.start()threads.append(thread)threadID += 1# 填充队列
queueLock.acquire()
for word in nameList:workQueue.put(word)
queueLock.release()# 等待队列清空
while not workQueue.empty():pass# 通知线程是时候退出
exitFlag = 1# 等待所有线程完成
for t in threads:t.join()
print ("退出主线程")

执行结果：

开启线程：Thread-1
开启线程：Thread-2
开启线程：Thread-3
Thread-3 processing One
Thread-2 processing Two
Thread-1 processing Three
Thread-3 processing Four
Thread-2 processing Five
退出线程：Thread-3
退出线程：Thread-2退出线程：Thread-1退出主线程

七、线程传递参数方式

7.1、元组传递 threading.Thread(target=方法名，args=（参数1,参数2, …）)

注意：当args仅有一个参数时，括号内必须加逗号，即：args = (参数1 , )，元组内参数顺序必须与线程函数内参数顺序一致

7.2、字典传递 threading.Thread(target=方法名, kwargs={“参数名”: 参数1, “参数名”: 参数2, …})，字典传输参数时，参数顺序可以变

7.3、混合使用元组和字典threading.Thread(target=方法名，args=（参数1, 参数2, …）, kwargs={“参数名”: 参数1,“参数名”: 参数2, …})