浅析python多线程中的锁

1. 前言

在并发编程中，由于多线程同时访问共享资源，容易出现竞争状态，导致数据出错或程序崩溃。因此，我们需要使用锁来控制对共享资源的访问，从而保证线程安全。本文将介绍在Python多线程中使用锁的相关知识。

2. 什么是锁

锁是一种同步原语，用于控制对共享资源的访问。当一个线程获得锁时，其他线程将被阻塞，直到获取到锁的线程释放锁。锁可以保证线程安全，避免竞争状态。

2.1 锁的类型

在Python中，有两种类型的锁：

互斥锁（Lock）：只有一个线程可以获得锁，其他线程必须等待获得锁的线程释放锁。在Python中，使用threading模块的Lock类来实现互斥锁。

可重入锁（RLock）：可以被同一个线程多次获得锁。在Python中，使用threading模块的RLock类来实现可重入锁。

3. 如何使用锁

在Python中，使用锁需要按照以下步骤：

创建锁：

import threading
# 创建锁
lock = threading.Lock()

获取锁：

使用锁的地方称之为临界区，只有一个线程可以进入临界区。如果锁已经被其他线程获取，线程将被阻塞，直到获取到锁的线程释放锁。

# 获取锁
lock.acquire()

访问共享资源：

在临界区内访问共享资源，保证线程安全。

释放锁：

执行完临界区内的代码后，释放锁，让其他等待获取锁的线程可以继续执行。

# 释放锁
lock.release()

3.1 Lock的使用示例

下面是一个使用Lock实现多线程访问共享变量的例子：

import threading
# 共享变量
sum = 0
# 创建锁
lock = threading.Lock()
def add_value(num):
    global sum
    for i in range(num):
        # 获取锁
        lock.acquire()
        try:
            sum += 1
        finally:
            # 释放锁
            lock.release()
# 创建10个线程
threads = []
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=add_value, args=(100000,))
    threads.append(t)
# 启动线程
for t in threads:
    t.start()
# 等待线程执行完成
for t in threads:
    t.join()
# 输出结果
print(sum)

在上面的例子中，我们使用Lock来保证对共享变量sum的访问是线程安全的。

3.2 RLock的使用示例

下面是一个使用RLock实现子线程递归调用父线程方法的例子：

import threading
class MyThread(threading.Thread):
    def run(self):
        # 获取锁
        self.lock.acquire()
        try:
            # 调用父线程方法
            self.parent_method()
        finally:
            # 释放锁
            self.lock.release()
    def parent_method(self):
        print('Start parent_method')
        # 再次获取锁
        self.lock.acquire()
        try:
            print('In parent_method')
        finally:
            # 释放锁
            self.lock.release()
# 创建锁
my_lock = threading.RLock()
# 创建线程
my_thread = MyThread()
# 传递锁和父线程方法
my_thread.lock = my_lock
my_thread.parent_method = lambda : print('Parent_method called in child thread')
# 启动线程
my_thread.start()
# 等待线程执行完成
my_thread.join()

在上面的例子中，我们使用RLock来保证多个线程调用同一个方法是线程安全的。

4. 总结

锁是一种重要的同步原语，用于控制对共享资源的访问。在Python中，我们可以使用Lock和RLock来实现锁的功能。使用锁需要按照创建锁、获取锁、访问共享资源和释放锁的步骤进行。这些操作需要在临界区内进行，以保证线程安全。在实际开发中，多线程编程是一个常见的技能，使用锁是保证线程安全的关键。