python 线程锁_Python线程锁的实现

Python 线程锁的实现

Lock 的实现

锁只有两种状态，锁定或者未锁定Lock = _allocate_lock

_allocate_lock = thread.allocate_lock

thread.allocate_lock 是用C代码实现的，代码位置 Python/thread_pthread.h

假设我们的系统支持 POSIX semaphores

首先看下 sem_init 的原型#include int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

pshared决定了这个信号量是在进程中共享还是在线程中共享。pshared 为非零值，那么不同进程中都可以共享

pshared 为零值，那么在当前进程的线程中共享。PyThread_type_lockPyThread_allocate_lock(void){

... /* 申请内存 */

lock = (sem_t *)malloc(sizeof(sem_t)); if (lock) { /*

初始化

value 为1，表明这个锁是 unlocked，被该进程的所有线程共享

status = sem_init(lock,0,1);

CHECK_STATUS("sem_init");

....

}

...

}

Acquire// waitflag 默认为 trueintPyThread_acquire_lock(PyThread_type_lock lock, int waitflag){ int success; sem_t *thelock = (sem_t *)lock; int status, error = 0;

dprintf(("PyThread_acquire_lock(%p, %d) called\n", lock, waitflag)); do { if (waitflag) //默认执行到这里

status = fix_status(sem_wait(thelock)); else

status = fix_status(sem_trywait(thelock));

} while (status == EINTR); /* Retry if interrupted by a signal */

if (waitflag) {

CHECK_STATUS("sem_wait");

} else if (status != EAGAIN) {

CHECK_STATUS("sem_trywait");

}

success = (status == 0) ? 1 : 0;

dprintf(("PyThread_acquire_lock(%p, %d) -> %d\n", lock, waitflag, success)); return success;

}

ReleasevoidPyThread_release_lock(PyThread_type_lock lock){ sem_t *thelock = (sem_t *)lock; int status, error = 0;

dprintf(("PyThread_release_lock(%p) called\n", lock)); // sem_post 是关键，释放锁

status = sem_post(thelock);

CHECK_STATUS("sem_post");

}

RLock 的实现

RLock表示的是 reentrant lock，如果该锁已经被获取，那么acquire 可以被同一个线程(进程)多次无阻塞调用。但是 release 必须被匹配的使用。

下面可以看到 RLock 不过是一个浅包装def RLock(*args, **kwargs):

return _RLock(*args, **kwargs)

RLock 内部保存了一个普通的锁（thread.allocate_lock 生成），同时保存了这个锁的 owner，class _RLock():

def __init__(self):

# 内部使用的一个锁

self.__block = _allocate_lock() # __owner 用来保存 acquire 成功时的线程 id

self.__owner = None

# acquire被重复调用的次数

self.__count = 0

python3 的实现

python3 会判断系统是否支持 reentrant lock，如果支持则用系统的，否则用 python 代码实现一个。

下面我们将看到，如何只用一个 Lock来实现其他的同步机制， Condition, Event, Semaphore等

Condition 的实现

多个线程可以用 condition 来等待同一个事件的发生，当一个事件发生后，所有等待的线程都可以得到通知。

一个 Condition 总是和一个锁关联在一起的。可以传递一个锁，也可以由构造函数自己创建一个。

先看下如何使用import loggingimport randomimport threadingimport time

logging.basicConfig(level=logging.DEBUG,

format='(%(threadName)-9s) %(message)s',)

queue = []def consumer(cv, q):

logging.debug('Consumer thread started ...') while True: with cv: while not q:

logging.debug("Nothing in queue, consumer is waiting")

cv.wait()

num = q.pop(0)

logging.debug("Consumed %s", num)

time.sleep(random.randint(1,3))def producer(cv, q):

logging.debug('Producer thread started ...') while True: with cv:

nums = range(5)

num = random.choice(nums)

q.append(num)

logging.debug("Produced %s", num)

cv.notify_all()if __name__ == '__main__':

condition = threading.Condition() for i in range(10):

threading.Thread(name='consumer%s' % i, target=consumer, args=(condition, queue)).start()

pd = threading.Thread(name='producer', target=producer, args=(condition, queue))

pd.start()

下面看如何实现class _Condition:

def __init__(self, lock=None, verbose=None):

# 必须关联一个 Lock，如果没有的话，则自己创建一个 RLock

if lock is None:

lock = RLock()

self.__lock = lock # 可以在 Condition上调用 acquire() and release() 方法，实际是调用的是内部锁的方法

self.acquire = lock.acquire

self.release = lock.release # 如果锁定义了 _release_save _acquire_restore _is_owned 方法，那么使用之，否则用自己定义的

#......

# 这个很重要，保存了等待在这个Condition上的信息

self.__waiters = []

下面看 wait方法，为了篇幅，省略了部分代码def wait(self, timeout=None):

# 必须先成功调用acquire方法，才能调用wait

if not self._is_owned(): raise RuntimeError("cannot wait on un-acquired lock") # 生成一个锁，并调用 acquire，使得它处于 locked 状态

# 这个锁代表一个waiter

waiter = _allocate_lock()

waiter.acquire() # 保存起来

self.__waiters.append(waiter)

saved_state = self._release_save() try: # restore state no matter what (e.g., KeyboardInterrupt)

if timeout is None: # 再次调用 acquire 方法，等待锁被释放

waiter.acquire() if __debug__:

self._note("%s.wait(): got it", self) else: # 。。。。。。

finally: # 必须恢复锁原来的状态，这个方法很重要

self._acquire_restore(saved_state)

再看下 notify方法def notify(self, n=1):

# 同样，必须得调用 acquire成功，才可以调用本方法

if not self._is_owned(): raise RuntimeError("cannot notify on un-acquired lock")

__waiters = self.__waiters

waiters = __waiters[:n] if not waiters: if __debug__:

self._note("%s.notify(): no waiters", self) return

self._note("%s.notify(): notifying %d waiter%s", self, n,

n!=1 and "s" or "") for waiter in waiters: # 调用锁上的 release 方法，使得等待者可以继续

waiter.release() try:

__waiters.remove(waiter) except ValueError: pass

作者：zhaoxg_cat

链接：https://www.jianshu.com/p/e84b2d201b40

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