1、同步鎖 (Lock)

當各個線程需要訪問一個公共資源時，會出現數據紊亂

例如：

 1 import threading,time
 2 def sub():
 3     global num         #對全局變量進行操作
 4 
 5     temp=num
 6     time.sleep(0.001)    #模擬線程執行中出現I/o延遲等
 7     num=temp-1           #所有線程對全局變量進行減一
 8 
 9     time.sleep(1)
10 
11 num=100
12 l=[]
13 
14 for i in range(100):
15     t=threading.Thread(target=sub,args=())
 
16     t.start()
17     l.append(t)
18 
19 for obj in l:
20     obj.join()
21 
22 print(num)          
23 
24 #執行結果不可預期：
25 >>:90
26 >>:93
27 >>:92
28 

　　當全局資源(counter)被搶占的情況，問題產生的原因就是沒有控制多個線程對同一資源的訪問，對數據造成破壞，使得線程運行的結果不可預期。這種現象稱為“線程不安全”。在開發過程中我們必須要避免這種情況，那怎麽避免？這就用到了互斥鎖了。

互斥鎖概念

　　Python編程中，引入了對象互斥鎖的概念，來保證共享數據操作的完整性。每個對象都對應於一個可稱為” 互斥鎖” 的標記，這個標記用來保證在任一時刻，只能有一個線程訪問該對象。在Python中我們使用threading模塊提供的Lock類。

　　我們對上面的程序進行整改，為此我們需要添加一個互斥鎖變量lock = threading.Lock()，然後在爭奪資源的時候之前我們會先搶占這把鎖lock.acquire()，對資源使用完成之後我們在釋放這把鎖mutex.release()。

代碼如下：

import threading,time
def sub():
    global num

    lock.acquire()
    temp=num
    time.sleep(0.01)
    num=temp-1
    lock.release()

    time.sleep(1)

num=100
l=[]
lock=threading.Lock()
for i in range(100):
    t=threading.Thread(target=sub,args=())
    t.start()
    l.append(t)

for obj in l:
    obj.join()

print(num)

2、死鎖與遞歸鎖

　　所謂死鎖： 是指兩個或兩個以上的進程或線程在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。　

會產生死鎖的例子：

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self)

    def run(self):
        self.foo()


    def foo(self):
        LockA.acquire()
        print(‘I am %s GET LOCKA---------%s‘%(self.name,time.ctime()))
        LockB.acquire()
        print(‘I am %s GET LOCKB---------%s‘ % (self.name, time.ctime()))

        LockB.release()

        LockA.release()

LockA=threading.Lock()
LockB=threading.Lock()

for i in range(10):
    t=MyThread()
    t.start()

使用遞歸鎖解決：

　　在Python中為了支持在同一線程中多次請求同一資源，python提供了可重入鎖RLock。這個RLock內部維護著一個Lock和一個counter變量，counter記錄了acquire的次數，從而使得資源可以被多次require。直到一個線程所有的acquire都被release，其他的線程才能獲得資源。上面的例子如果使用RLock代替Lock，則不會發生死鎖：

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self)

    def run(self):
        self.foo()
        self.bar()

    def foo(self):
        RLock.acquire()
        print(‘I am %s GET LOCKA---------%s‘%(self.name,time.ctime()))
        RLock.acquire()
        print(‘I am %s GET LOCKB---------%s‘ % (self.name, time.ctime()))

        RLock.release()
        RLock.release()

    def bar(self):

        RLock.acquire()
        print(‘I am %s GET LOCKB---------%s‘ % (self.name, time.ctime()))
        time.sleep(1)
        RLock.acquire()
        print(‘I am %s GET LOCKA---------%s‘ % (self.name, time.ctime()))

        RLock.release()
        RLock.release()

RLock=threading.RLock()

for i in range(10):
    t=MyThread()
    t.start()

3、Semaphore（信號量）

Semaphore管理一個內置的計數器，
每當調用acquire()時內置計數器-1；
調用release() 時內置計數器+1；
計數器不能小於0；當計數器為0時，acquire()將阻塞線程直到其他線程調用release()。

實例：(同時只有5個線程可以獲得semaphore,即可以限制最大連接數為5)：

 1 import threading
 2 import time
 3 
 4 semaphore = threading.Semaphore(5)
 5 
 6 def func():
 7     if semaphore.acquire():
 8         print (threading.currentThread().getName() + ‘ get semaphore‘)
 9         time.sleep(2)
10         semaphore.release()
11 
12 for i in range(20):
13   t1 = threading.Thread(target=func)
14   t1.start()

Python進階（3）_進程與線程中的lock（互斥鎖、遞歸鎖、信號量）