Python并发编程：锁、条件和多线程实战案例

原创今天药忘吃喽~ 2025-03-09 15:09 48阅读 0赞

Python的并发编程涉及到多个关键概念，包括锁（Lock）、条件变量（Condition）以及多线程（Multithreading）。下面将通过一些实战案例来解释这些概念。

1. 锁（Lock）

```python
import threading

# 创建一个共享资源
shared_resource = []

# 定义一个加锁的方法，确保在修改资源时不会被其他线程打扰。
def safe_add(resource, value):
    lock = threading.Lock()  # 创建锁对象
    with lock:  # 获取锁后执行操作
        resource.append(value)

# 创建两个线程，分别尝试添加到共享资源中
thread1 = threading.Thread(target=safe_add, args=(shared_resource, 42))))
thread2 = threading.Thread(target=safe_add, args=(shared_resource, 31))))

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待所有线程完成
thread1.join()
thread2.join()

print(shared_resource)  # 输出: [42, 31]
```

2. 条件变量（Condition）

```python
import threading

# 定义一个共享资源，用于判断条件是否满足
flag = False

# 定义一个用于等待条件满足的线程
def wait_for_condition(condition_var, condition):
    while not condition(condition_var):
        condition_var.notify()  # 向其他线程发送通知，唤醒它们

# 创建两个线程，分别尝试改变条件并等待结果
thread1 = threading.Thread(target=change_condition_and_wait, args=(flag, lambda flag: flag == True), name="Thread1")))
thread2 = threading.Thread(target=change_condition_and_wait, args=(flag, lambda flag: flag == False), name="Thread2")))

# 启动线程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待所有线程完成
thread1.join()
thread2.join()

print(f"Condition satisfied: {flag})")
```

3. 多线程实战案例

一个常见的多线程应用是后台处理任务，比如下载文件、处理数据库操作等。

```python
import requests
from queue import Queue
import threading

# 定义一个用于存储待下载文件的队列
download_queue = Queue()

# 定义一个用于下载文件的函数
def download_file(file_url, file_name):
    response = requests.get(file_url, stream=True))
    if response.status_code == 200:
        with open(f"{file_name}", "wb") as file:
            for chunk in response.iter_content(chunk_size=1024):
                file.write(chunk)
        return f"File {file_name}} downloaded successfully."
    else:
        return f"Failed to download file {file_name}}. Status code: {response.status_code}"

# 定义一个用于后台下载文件的线程
def background_downloader():
    while not download_queue.empty():
        file_url = download_queue.get()  # 获取待下载文件的URL
        file_name = file_url.split("/")[-1]  # 分离文件名，获取最后的部分

result = download_file(file_url, file_name))
        print(result)  # 打印下载结果

# 主程序，创建多线程环境并启动下载线程
if __name__ == "__main__":
    for file_url in iter(download_queue.get, None)):  # 无限循环地从队列中获取待下载文件的URL
        download_queue.put(file_url)  # 将URL重新放回队列，供后续处理

background_downloader_thread = threading.Thread(target=background_downloader))  # 创建后台下载线程
    background_downloader_thread.start()  # 启动线程

print("Main thread finished. Waiting for background downloader to complete...")  # 主程序等待下载线程完成

```

以上示例展示了如何通过Python的多线程来实现文件的后台下载任务。