Python中使用Semaphore()进行线程调度的方法介绍

Semaphore是Python中的一个线程同步原语，它可以用来控制对共享资源的访问。Semaphore维护一个内部计数器，该计数器可以被线程使用的数量进行递减和递增操作。当计数器为正数时，可以创建新的线程并访问临界资源；当计数器为零时，不能创建新的线程。Semaphore还提供了acquire()和release()方法，用于获取和释放资源。

下面介绍几种使用Semaphore进行线程调度的方法：

1. 控制并发线程数：

Semaphore可以用来控制并发线程的数量，可以通过Semaphore的构造函数来指定初始的并发线程数，或者通过acquire()和release()方法来调整并发线程数。下面是一个例子，演示如何使用Semaphore来限制同时执行的线程数为3：

import threading
import time

class Task(threading.Thread):
    def __init__(self, sem):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.sem = sem

    def run(self):
        self.sem.acquire()
        print('Running task')
        time.sleep(1)
        self.sem.release()

sem = threading.Semaphore(3)

for i in range(10):
    task = Task(sem)
    task.start()

在这个例子中，创建了10个Task对象，并将Semaphore对象传递给每个Task对象。每个Task对象在执行开始之前尝试获取Semaphore资源，如果当前并发线程数超过了设置的上限，那么任务将被阻塞等待，直到有可用的资源。在任务执行结束后，手动释放Semaphore资源。

2. 控制访问临界区：

Semaphore也可以用来控制对临界资源的访问，通过acquire()方法获取资源，并在访问完成后使用release()方法释放资源。下面是一个示例，演示如何使用Semaphore来控制对临界区的访问：

import threading
import time

class Counter:
    def __init__(self):
        self.count = 0
        self.sem = threading.Semaphore()

    def increment(self):
        self.sem.acquire()
        self.count += 1
        time.sleep(0.1)
        self.sem.release()

counter = Counter()

def worker():
    for _ in range(100):
        counter.increment()

threads = []
for _ in range(10):
    t = threading.Thread(target=worker)
    threads.append(t)
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

print(counter.count)

在这个例子中，创建了一个Counter对象，该对象有一个increment()方法用来对计数器进行加1操作。在increment()方法中，使用Semaphore来控制对临界区的访问。在10个线程中，每个线程循环执行increment()方法100次，对count进行加1操作。由于Semaphore的存在，每个线程在加1操作期间只有一个线程能够获得临界资源，避免了并发执行带来的竞态条件。

总结：

Semaphore是Python中用于线程调度的一个重要工具，它可以用来控制并发线程数、控制对临界区的访问等。通过构造Semaphore对象，并使用acquire()和release()方法，可以灵活地控制线程的执行和访问资源的方式。