你真的了解線程的基礎知識嗎？這些技巧讓你的代碼更高效！
當涉及到多任務處理時，線程是一種非常實用的技術。Python語言提供了內置的線程支持庫，使得創建和管理線程變得非常容易。本文將深入介紹Python中的線程概念，線程創建和管理，線程狀態和生命周期，線程的屬性和方法以及線程的調度和優先級。
線程概念和基本原理
線程是進程中的執行單元，每個線程都有自己的執行路徑和執行狀態。一個進程可以包含多個線程，每個線程都可以同時執行不同的任務。線程是輕量級的，開銷小，執行效率高，因此在高并發和多任務處理場景中得到廣泛應用。
在Python中，線程是通過threading模塊實現的。創建線程可以使用Thread類或繼承Thread類自定義線程。線程的創建和啟動可以使用start()方法。
import threading
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers)
t2 = threading.Thread(target=print_numbers)
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()上面代碼中，我們創建了兩個線程t1和t2，用于執行print_numbers函數。通過start()方法啟動線程后，兩個線程會同時執行print_numbers函數。
線程的狀態和生命周期
線程在運行過程中會出現不同的狀態，包括新建狀態、就緒狀態、運行狀態、阻塞狀態和終止狀態。線程的狀態可以通過is_alive()方法查詢。
線程的生命周期包括線程創建、線程就緒、線程運行、線程阻塞和線程終止。線程的生命周期可以通過join()方法控制。
import threading
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers)
t2 = threading.Thread(target=print_numbers)
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
print("All threads have finished")上面代碼中，我們使用join()方法等待線程t1和t2執行完畢后才輸出"All threads have finished"。這種等待方式可以保證主線程在所有子線程執行完畢后再退出。
線程的屬性和方法
Python中的線程有很多屬性和方法，可以讓我們更加靈活地控制線程的執行。下面將詳細講解線程的屬性和方法，以及每個方法的作用和代碼示例。
線程屬性
name屬性
name屬性用于獲取或設置線程的名稱。線程的名稱可以是任意字符串。
import threading
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
# 創建線程并設置名稱
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 獲取線程名稱
print(t1.name)
print(t2.name)
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()daemon屬性
daemon屬性用于設置線程是否為守護線程。守護線程是一種特殊的線程，當所有非守護線程執行完畢后，守護線程自動退出。
import threading
import time
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
time.sleep(0.5)
# 創建線程并設置為守護線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2", daemon=True)
# 獲取線程守護狀態
print(t1.daemon)
print(t2.daemon)
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
print("All threads have finished")ident屬性
ident屬性用于獲取線程的標識符。線程的標識符是一個整數，唯一標識該線程。
import threading
# 線程函數
def print_ident():
print(threading.current_thread().name, ":", threading.current_thread().ident)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_ident, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_ident, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()is_alive()方法
is_alive()方法用于判斷線程是否在運行。
import threading
import time
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
time.sleep(0.5)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
# 判斷線程是否在運行
print(t1.is_alive())
print(t2.is_alive())線程方法
start()方法
start()方法用于啟動線程。一旦線程啟動，它將執行target指定的函數。
import threading
import time
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
time.sleep(0.5)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()join()方法
join()方法用于等待線程執行完畢。如果不使用join()方法，主線程將在子線程之前結束，導致子線程被強制結束。
import threading
import time
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
time.sleep(0.5)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
print("All threads have finished")run()方法
run()方法是線程執行時調用的方法。默認情況下，run()方法調用target指定的函數。
import threading
import time
# 線程類
class MyThread(threading.Thread):
def run(self):
for i in range(10):
print(self.name, ":", i)
time.sleep(0.5)
# 創建線程
t1 = MyThread(name="Thread 1")
t2 = MyThread(name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
print("All threads have finished")sleep()方法
sleep()方法用于將線程休眠一段時間。在休眠期間，線程不會執行任何操作。
import threading
import time
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
time.sleep(0.5)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
# 休眠線程
time.sleep(1)
print("All threads have finished")enumerate()方法
enumerate()方法用于返回當前正在運行的所有線程。
import threading
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 獲取所有正在運行的線程
for thread in threading.enumerate():
print(thread.name)active_count()方法
active_count()方法用于返回當前正在運行的線程數。
import threading
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 獲取正在運行的線程數
print(threading.active_count())線程的調度和優先級
線程調度是指多個線程之間的競爭和協作機制，通過優先級和時間片輪轉等方式來調度線程的執行。Python中可以通過threading模塊的setpriority()方法設置線程的優先級。線程的優先級可以是整數，范圍為0到sys.maxsize。
在Python中，線程的優先級僅僅是一個建議，具體的線程調度由操作系統來完成。
import threading
# 線程函數
def print_numbers():
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name, ":", i)
# 創建線程
t1 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 1")
t2 = threading.Thread(target=print_numbers, name="Thread 2")
# 設置線程優先級
t1.setpriority(1)
t2.setpriority(2)
# 啟動線程
t1.start()
t2.start()
# 等待線程結束
t1.join()
t2.join()
print("All threads have finished")上面代碼中，我們使用setpriority()方法設置線程的優先級，t1的優先級為1，t2的優先級為2。線程的優先級越高，在競爭CPU資源時就越有可能被調度執行。
總結
本文介紹了Python中線程的基礎知識，包括線程概念和基本原理，線程的創建和管理，線程狀態和生命周期，線程的屬性和方法以及線程的調度和優先級。如果您需要在Python中進行多任務處理，線程將是一個非常實用的技術，可以提高程序的效率和性能。
