Python中的semaphores

Python 4月前 7

在本指南中，我们将学习如何使用信号灯处理Python中的多线程。如何对线程和受限制的资源进行同步访问？

信号灯

一个同步控制器就是一个信号灯。Semaphore为线程提供对有限数量资源的同步访问。

一个semaphore可以被看作是一个变量，代表现在有多少资源可用。

例如，商场中作为信号灯的停车场，在某一层有几个空位。

semaphore的值必须大于或小于可用资源。acquire 和release 的操作与信号灯有关。

当用于同步的资源之一被一个线程 “获得 “时，semaphore的值会减少。当一个同步资源被线程 “释放 “时，semaphore的值会增加。

Python中的信号灯

Python对信号灯概念的实现使用了来自threading 模块的一个类。Semaphore 是这个类的名字。

一个acquire() 和release() 函数都包含在Semaphore 类中，同时还有一个函数构造器。

如果semaphore计数超过0，则使用acquire() 函数来降低计数。如果不是，它将阻塞，直到计数大于0。

坐在信号灯上的一个线程通过使用release() 函数被唤醒，这也会增加信号灯的计数。现在我们来了解一下信号灯的语法。

object_name = threading.Semaphore(count)

在上面的语法中，Semaphore 类对象是由object_name 表示的。

允许一次访问的线程数由Semaphore 类的count 参数指定。这个参数的默认值是1。

每当一个线程使用acquire() 函数时，count 参数的值就减少1。每当一个线程使用release() 函数时，count 参数的值就会增加1。

根据这一声明，无论何时我们调用acquire() 方法，count 参数的值都会减少；然而，当我们调用release() 函数时，count 参数的值将会增加。看一下下面的代码。

#import threading module
import threading
#creating instance of semaphore
sema = threading.Semaphore(1)
def test():
    #appling semaphore
    print(f"Value Of Semaphore --> {sema._value}")
    sema.acquire()
    print(f"acquired lock --> {threading.current_thread().name}")
    print(f"Value Of Semaphore --> {sema._value}")
    print(f"release lock --> {threading.current_thread().name}")
    sema.release()
    print(f"Value Of Semaphore --> {sema._value}")
#initializing threads
t1 = threading.Thread(target=test)
t2 = threading.Thread(target=test)
t3 = threading.Thread(target=test)
#executing threads
t1.start()
t2.start()
t3.start()

如果count 被设置为1，线程将被同步，如上面的代码。如果我们看一下上面代码的输出，我们会发现，将是第一和第二线程，然后第三线程将可以访问acquire 和release 之间的代码。

Value Of Semaphore --> 1
Value Of Semaphore --> 1
acquired lock --> Thread-1 (test)
Value Of Semaphore --> 0
Value Of Semaphore --> 0
release lock --> Thread-1 (test)
Value Of Semaphore --> 1
acquired lock --> Thread-2 (test)
Value Of Semaphore --> 0
release lock --> Thread-2 (test)
Value Of Semaphore --> 1
acquired lock --> Thread-3 (test)
Value Of Semaphore --> 0
release lock --> Thread-3 (test)
Value Of Semaphore --> 1

如果你将count 的值从1改为2，你将允许两个线程同时访问受限的代码。所以，输出结果将是不同的。

Value Of Semaphore --> 2
acquired lock --> Thread-1 (test)
Value Of Semaphore --> 1
Value Of Semaphore --> 1
release lock --> Thread-1 (test)
Value Of Semaphore --> 1
Value Of Semaphore --> 1
acquired lock --> Thread-3 (test)
acquired lock --> Thread-2 (test)
Value Of Semaphore --> 0
Value Of Semaphore --> 0
release lock --> Thread-2 (test)
release lock --> Thread-3 (test)
Value Of Semaphore --> 1
Value Of Semaphore --> 2