Bagaimana untuk menggunakan multithreading dalam Python?

Dengan perkembangan komputer, data yang perlu kami proses semakin besar dan lebih besar, dan beberapa tugasan mengambil masa yang lama untuk diselesaikan. Untuk meningkatkan kecekapan program, ramai pengaturcara telah mula memberi perhatian kepada teknologi multi-threading, yang membolehkan program melaksanakan berbilang subtugas pada masa yang sama. Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan cara menggunakan multithreading dalam Python.

1. Apakah itu multi-threading?

Dalam pengaturcaraan, benang merujuk kepada unit terkecil dalam atur cara yang boleh berjalan secara bebas. Berbanding dengan program single-threaded, program multi-threaded boleh melaksanakan pelbagai tugas pada masa yang sama. Ini bermakna jika kita mempunyai berbilang tugasan yang perlu diselesaikan, kita boleh menggunakan multi-threading untuk membuat tugasan ini berlaku serentak dalam urutan yang berbeza, dengan itu memendekkan masa yang diperlukan untuk program.

2. Mengapa menggunakan multi-threading?

Apabila menggunakan atur cara berbenang tunggal, jika kita ingin menyelesaikan dua tugasan A dan B yang sudah lama berjalan, maka kita perlu melaksanakannya mengikut urutan. Iaitu, jika tugasan A mengambil masa 10 saat, maka kita mesti menunggu 10 saat itu sebelum melaksanakan tugasan B. Jika anda melakukan ini, kecekapan program akan menjadi sangat rendah.

Namun, jika kita menggunakan teknologi multi-threading untuk melaksanakan tugasan A dan B secara serentak, walaupun kedua-duanya mengambil masa 10 saat, jumlah masa hanya 10 saat. Melakukannya bukan sahaja meningkatkan kecekapan tetapi juga menjimatkan masa.

3. Multithreading dalam Python

Python menggunakan modul threading untuk melaksanakan multithreading. Dalam modul threading, terdapat terutamanya kelas penting berikut:

• Thread: Kelas ini mewakili thread yang berasingan.
• Kunci: Kelas ini digunakan untuk mengawal akses kepada sumber yang dikongsi oleh berbilang urutan untuk mengelakkan perbalahan dan rasuah data.
• RLock: Kelas ini serupa dengan Lock, tetapi membenarkan urutan yang sama memperoleh kunci beberapa kali.
• Keadaan: Kelas ini digunakan untuk penyelarasan dan komunikasi antara berbilang rangkaian.

Selain itu, terdapat beberapa fungsi dan kaedah, seperti current_thread(), enumerate(), dsb., yang digunakan untuk menyokong pengaturcaraan berbilang benang.

Di bawah, kami akan menunjukkan contoh berbilang benang, dilaksanakan menggunakan kelas benang.

4. Contoh

Kami akan menulis urutan mudah untuk mensimulasikan tugasan yang memakan masa dan tugasan yang lebih pendek. Kami akan menggunakan dua utas untuk menyelesaikan kedua-dua tugas untuk menunjukkan kegunaan multithreading.

Mula-mula, kita perlu memperkenalkan modul threading.

import threading

Seterusnya, tentukan dua fungsi: satu untuk mensimulasikan tugasan yang memakan masa dan satu lagi untuk mensimulasikan tugas yang lebih pendek. Kedua-dua fungsi ini masing-masing menggunakan kaedah sleep() dalam modul masa untuk mensimulasikan masa pelaksanaan tugas.

import time
 
def long_task():
  print('开始执行一个耗时的任务')
  time.sleep(5)   # 模拟任务执行时间为5秒钟
  print('执行完毕')
 
def short_task():
  print('开始执行一个较短时间的任务')
  time.sleep(2)   # 模拟任务执行时间为2秒钟
  print('执行完毕')

Seterusnya, kami menggunakan kelas threading.Thread untuk mencipta dua thread, setiap thread melaksanakan dua fungsi di atas masing-masing.

t1 = threading.Thread(target=long_task)   # 创建线程1
t2 = threading.Thread(target=short_task)  # 创建线程2
 
t1.start()   # 启动线程1
t2.start()   # 启动线程2
 
t1.join()    # 等待线程1运行完毕
t2.join()    # 等待线程2运行完毕
 
print('程序运行结束')

Dalam kod di atas, kami menggunakan threading.Thread class untuk mencipta dua thread t1 dan t2. Setiap urutan menggunakan dua fungsi yang ditakrifkan di atas sebagai tugasan, yang mana long_task() digunakan untuk tugasan jangka panjang dan short_task() digunakan untuk tugasan jangka pendek.

Dalam utas utama, kami menggunakan kaedah mula() untuk memulakan dua utas. Kaedah start() akan memanggil kaedah run() thread untuk melaksanakan tugas. Kemudian kami menggunakan kaedah join() untuk menunggu kedua-dua utas selesai dijalankan.

Akhir sekali, kami mengeluarkan "Program End" untuk memberitahu kami bahawa program telah tamat.

Jalankan kod di atas, kita akan melihat output berikut:

开始执行一个耗时的任务
开始执行一个较短时间的任务
执行完毕
执行完毕
程序运行结束

Seperti yang anda lihat, utas yang melaksanakan tugasan yang lebih pendek berakhir sebelum utas yang melaksanakan tugasan yang memakan masa. Ini menunjukkan bahawa multi-threading memang meningkatkan kecekapan program.

Walaupun contoh ini mudah, ia menunjukkan cara menggunakan Python untuk pengaturcaraan berbilang benang.

5. Ringkasan

Dalam artikel ini, kami memperkenalkan konsep dan kelebihan pengaturcaraan berbilang benang dan cara Python menggunakan modul berbenang untuk menyokong pengaturcaraan berbilang benang. Kod sampel menunjukkan cara membuat utas, mentakrifkan tugas utas dan mengawal susunan pelaksanaan utas.

Berbilang benang ialah alat yang sangat berguna apabila kita perlu memproses sejumlah besar data atau melakukan beberapa tugas yang memakan masa. Saya harap artikel ini membantu anda memahami konsep asas multithreading dan cara menggunakan multithreading dalam Python.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk menggunakan multithreading dalam Python?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!