Python多线程Threading、子线程与守护线程实例详解

1. Python多线程Threading

在 Python 中，多线程是一种同时执行多个线程的方式。多线程可以提高程序的性能和效率，特别是在处理多个任务或需要长时间等待的任务时。Python 提供了 threading 模块来实现多线程。

1.1 threading 模块简介

threading 模块是 Python 提供的用于管理多线程的内置模块。它提供了一些类和函数，可以通过创建线程对象来实现多线程。使用 threading 模块可以更方便地进行线程调度、共享数据和管理任务。

1.2 如何创建线程

要创建一个线程，在 Python 中可以通过以下两种方式：

方式一：继承 threading.Thread 类并重写 run() 方法

import threading

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        # 线程要执行的任务
        print("Hello, I'm a thread!")
# 创建线程对象
my_thread = MyThread()
# 启动线程
my_thread.start()

通过继承 threading.Thread 类并重写 run() 方法，可以将自定义的任务逻辑写在 run() 方法中。然后，创建线程对象并调用其 start() 方法，线程就会开始执行。

方式二：传递可调用对象给 threading.Thread 类

import threading

def my_task():
    # 线程要执行的任务
    print("Hello, I'm a thread!")
# 创建线程对象
my_thread = threading.Thread(target=my_task)
# 启动线程
my_thread.start()

通过传递可调用对象（如函数）给 threading.Thread 类的 target 参数，也可以创建一个线程对象。线程执行的任务就是可调用对象的逻辑。

2. 子线程与守护线程

2.1 子线程与主线程

在 Python 中，主线程是指程序的入口点，从主线程开始执行。而子线程是在主线程内部创建的线程，它可以同时执行不同的任务。

子线程的创建和启动方式与前面提到的方式相同，可以通过继承 threading.Thread 类或传递可调用对象给 threading.Thread 类来创建子线程：

import threading

class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        # 子线程要执行的任务
        print("Hello, I'm a sub-thread!")
# 创建子线程对象
my_thread = MyThread()
# 启动子线程
my_thread.start()

2.2 守护线程

守护线程是指一种特殊类型的子线程，它在后台运行，与主线程的生命周期没有直接关联。当所有的非守护线程结束时，即使守护线程还没有执行完任务，守护线程也会自动退出。

可以通过设置线程对象的 daemon 属性来将线程设置为守护线程：

import threading

import time
def my_task():
    # 守护线程要执行的任务
    while True:
        time.sleep(1)
        print("I'm a daemon thread.")
# 创建守护线程对象
my_thread = threading.Thread(target=my_task)
# 将线程设置为守护线程
my_thread.daemon = True
# 启动线程
my_thread.start()
# 主线程执行其他任务
time.sleep(5)
print("Main thread exits.")

在上面的例子中，我们创建了一个守护线程，并将其设置为守护线程后，主线程执行其他任务，而守护线程在后台不断地输出信息。当主线程执行完后，程序退出，守护线程随之退出。

注意：守护线程在退出时并不会执行 finally 代码块中的代码，因此在守护线程中不要依赖于 finally，可以使用其他方式进行资源的释放。

3. 总结

本文详细介绍了 Python 的多线程编程，包括了 threading 模块的使用、创建线程的两种方式以及子线程与守护线程的概念。通过使用多线程，可以提高程序的性能和效率，特别是在处理多个任务或需要长时间等待的任务时。

在编写多线程程序时，需要注意线程之间的同步与资源共享问题，避免出现竞争条件和线程安全问题。同时，对于守护线程，需谨慎处理资源的释放，避免因守护线程的退出而引发问题。

通过合理地使用多线程，可以充分发挥多核处理器和多任务操作系统的优势，提高程序的响应速度和并发能力。