Python中的多线程函数和模块

Python是一种面向对象、解释型的编程语言。它具有简单、易学、高效、可移植性强、开发速度快等优点，因此成为了世界上最流行的编程语言之一。在Python中，多线程函数和模块提供了多线程编程的支持，让程序员可以充分利用多核处理器的优势，提高程序的执行效率。

Python中的多线程函数

Python中有两种多线程模型：线程和进程。线程是操作系统调度的最小单位，而进程是操作系统分配资源的最小单位。Python提供了threading模块来支持线程编程，同时也提供了multiprocessing模块来支持进程编程。

threading模块

threading模块是Python中用于多线程编程的标准库，它提供了Thread类用于创建和管理线程。要使用这个模块，需要先导入它：

import threading

创建线程的方式有两种：

1. 通过直接调用Thread类来创建一个新线程：

t = threading.Thread(target=function_name, args=(args,))
t.start()

其中，t是新创建的线程对象，target是线程执行的函数名，args是传递给这个函数的参数，start()方法用于启动线程。

2. 通过继承Thread类来创建一个新线程：

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, arg1, arg2, ...):
        threading.Thread.__init__(self)
        self.arg1 = arg1
        self.arg2 = arg2
        ...
    def run(self):
        # 线程执行的代码
    
t = MyThread(arg1, arg2, ...)
t.start()

其中，MyThread继承了Thread类，并重写了父类的run()方法，run()方法中是线程执行的代码。arg1、arg2、...是传递给MyThread类的参数，t是新创建的线程对象，start()方法用于启动线程。

multiprocessing模块

multiprocessing模块是Python中用于多进程编程的标准库，它提供了Process类用于创建和管理进程。要使用这个模块，需要先导入它：

import multiprocessing

创建进程的方式与创建线程类似，同样有两种：

1. 通过直接调用Process类来创建一个新进程：

p = multiprocessing.Process(target=function_name, args=(args,))
p.start()

其中，p是新创建的进程对象，target是进程执行的函数名，args是传递给这个函数的参数，start()方法用于启动进程。

2. 通过继承Process类来创建一个新进程：

class MyProcess(multiprocessing.Process):
    def __init__(self, arg1, arg2, ...):
        multiprocessing.Process.__init__(self)
        self.arg1 = arg1
        self.arg2 = arg2
        ...
    def run(self):
        # 进程执行的代码
    
p = MyProcess(arg1, arg2, ...)
p.start()

其中，MyProcess继承了Process类，并重写了父类的run()方法，run()方法中是进程执行的代码。arg1、arg2、...是传递给MyProcess类的参数，p是新创建的进程对象，start()方法用于启动进程。

Python中的多线程模块

Python中还有一些实用的多线程模块，例如queue模块、thread模块、threadpool模块等。

queue模块

queue模块是一个线程安全的队列实现，它可以用于多线程编程中的任务调度和数据交换。它提供了三种队列类型：FIFOQueue、LIFOQueue和PriorityQueue。

FIFOQueue是先进先出队列，可以使用Queue()函数创建：

from queue import Queue
q = Queue()

LIFOQueue是后进先出队列，可以使用LifoQueue()函数创建：

from queue import LifoQueue
q = LifoQueue()

PriorityQueue是带有优先级的队列，可以使用PriorityQueue()函数创建：

from queue import PriorityQueue
q = PriorityQueue()

队列提供了put()方法和get()方法，用于放入和取出元素：

q.put(item)
item = q.get()

thread模块

thread模块提供了较低级别的多线程接口。它主要包含了以下几个函数：

- thread.allocate()：创建一个新线程，并返回其线程ID号。

- thread.start_new_thread(function, args[, kwargs])：启动一个新线程，并调用function函数。args参数是传递给这个函数的参数，kwargs是传递给这个函数的关键字参数。

- thread.exit()：结束当前线程。

- thread.get_ident()：返回当前线程的ID号。

threadpool模块

threadpool模块提供了线程池的功能，可以用于管理多个线程。它支持线程池大小的动态调整和限制任务队列长度等功能。

首先需要安装这个模块：

pip install threadpool

然后导入这个模块：

from threadpool import *

创建线程池的方法：

pool = ThreadPool(num_threads)

其中，num_threads是线程池大小。

提交任务的方法：

requests = makeRequests(function, args_list)
[pool.putRequest(request) for request in requests]

其中，function是线程执行的函数，args_list是参数列表。

参考资料：

[1] https://docs.python.org/3/library/threading.html

[2] https://docs.python.org/3/library/multiprocessing.html

[3] https://docs.python.org/3/library/queue.html

[4] https://docs.python.org/3/library/thread.html

[5] https://github.com/exceptionless/threadpool-python