Python教學

Python thread 建立多執行緒用法與範例

本篇 ShengYu 將介紹如何使用 Python 來建立多執行緒 multithread，多執行緒 multithread 是很常會用到的程式技能，接下來介紹怎麼使用 python 3 的 threading 模組來建立執行緒吧。

以下的 Python thread 執行緒用法與範例將分為這幾部分，

  • Python 單執行緒到多執行緒的思維
  • Python 建立多個執行緒的範例
  • Python 撰寫多執行緒的注意事項

那我們開始吧！

Python 單執行緒到多執行緒的思維

原本寫程式只會單執行緒從頭寫到尾，例如單執行緒做了 ABC 三件事，總共花了 3 秒，但如果 ABC 三件事的內容是互相不影響的，那改成多執行緒的寫法，同時開 3 個執行緒分別去執行A、B和C的話，可能總共只需要 1 秒呢！這麼厲害的技巧一定要學囉，馬上來學習吧！

Python 建立多個執行緒的範例

下範例是使用 Python 3 的threading.Thread()建立了三個執行緒，每次的寫法都不太一樣，分別為去執行 print_hello()、print_hellowrold() 與 print_hi()，
print_hello()函式裡很簡單地印出3次的 Hello，並且間隔0.5秒印一次，
print_hellowrold()函式是根據帶入一個參數n去印，需要注意的是在threading.Thread() 的 args 是要傳入一個tuple， 而tuple只有一個元素的寫法為 args = (3,) 這樣，需要另外加個逗號，
print_hi()函式為兩個參數。

另外依據 time.sleep() 參數給入的秒數，time.sleep() 函式暫停執行當前的執行緒，
如果行程裡只有單一條執行緒的話，等同於暫停執行整個行程。

python3-create-thread.py
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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time

def print_hello():
    for i in range(3):
        time.sleep(0.5)
        print("Hello " + str(i))

def print_hellowrold(n):
    for i in range(n):
        time.sleep(0.5)
        print("Hello world "+ str(i))

def print_hi(n, interval):
    for i in range(n):
        time.sleep(interval)
        print("Hi "+ str(i))

t1 = threading.Thread(target = print_hello)
t2 = threading.Thread(target = print_hellowrold, args = (3,))
t3 = threading.Thread(target = print_hi,
                      args = (3, 0.2))
t1.start()
t2.start()
t3.start()

輸出結果如下所示：

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Hi
Hi
Hello
Hi
Hello
Hello

另外開執行緒也可以不取得回傳變數直接執行，例如threading.Thread(target = print_hello).start()這樣寫，

threading 的詳細細節請參考這裡

Python 撰寫多執行緒的注意事項

多執行緒程式比單執行緒程式難撰寫，也難以維護跟除錯，因為多執行緒間的資源共享，可能會造成以下這些問題：

  • Race condition (競爭情況/競爭條件/競爭危害)
  • 死結 Deadlock - 當一個執行緒在無窮等待一個鎖時。
  • Livelock
  • Starvation (餓死/飢餓) - 一個行程取得不到 CPU 時間來完成工作。

以上就是 Python thread 建立多執行緒用法與範例介紹，
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其他參考
Use PyQt’s QThread to Prevent Freezing GUIs – Real Python
https://realpython.com/python-pyqt-qthread/

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