在Python中使用contextvars实现线程安全的上下文变量

在Python 3.7中，引入了contextvars模块，用于管理和操作线程安全的上下文变量。上下文变量是在不同上下文中访问的值，可以在整个应用程序中共享，并且可以由不同的协程或线程修改，而不会相互干扰。

下面是一个使用contextvars实现线程安全的上下文变量的例子：

import contextvars
import threading

# 创建上下文变量
name = contextvars.ContextVar('name', default='Guest')

# 定义一个函数，用于在线程中修改上下文变量的值
def set_name(new_name):
    name.set(new_name)
    print(f"Thread {threading.current_thread().name} changes name to {new_name}")

# 定义一个函数，用于在线程中读取上下文变量的值
def print_name():
    print(f"Thread {threading.current_thread().name} reads name: {name.get()}")

# 创建线程，并在线程中修改和读取上下文变量的值
def thread_function(new_name):
    set_name(new_name)
    print_name()

# 创建多个线程来演示上下文变量的线程安全
threads = []
for i in range(5):
    thread = threading.Thread(target=thread_function, args=(f"User {i+1}",))
    threads.append(thread)
    thread.start()

# 等待所有线程执行完毕
for thread in threads:
    thread.join()

运行上述代码，输出结果如下：

Thread Thread-1 changes name to User 1
Thread Thread-1 reads name: User 1
Thread Thread-2 changes name to User 2
Thread Thread-2 reads name: User 2
Thread Thread-3 changes name to User 3
Thread Thread-3 reads name: User 3
Thread Thread-4 changes name to User 4
Thread Thread-4 reads name: User 4
Thread Thread-5 changes name to User 5
Thread Thread-5 reads name: User 5

在上述示例中，我们创建了一个上下文变量name，并将其默认值设置为Guest。然后，我们定义了两个函数set_name和print_name，用于在线程中修改和读取上下文变量的值。在set_name函数中，我们使用name.set()方法来设置上下文变量的值，name.get()方法用于在print_name函数中读取上下文变量的值。

接下来，我们创建了5个线程，并将每个线程的目标函数设置为thread_function。在thread_function函数中，我们将每个线程的名称作为参数传递给set_name函数，并在print_name函数中输出上下文变量的值。

通过运行多个线程，我们可以看到每个线程都可以独立修改和读取上下文变量的值，而不会相互干扰。这是因为contextvars模块内部使用了独立于线程的上下文管理器，并且通过上下文变量来访问和修改这些上下文。

上述示例展示了如何在Python中使用contextvars实现线程安全的上下文变量。你可以根据具体的业务需求，使用上下文变量来实现更复杂的功能，例如请求上下文数据、日志追踪等。