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Python探索之自定义实现线程池
为什么需要线程池呢？
设想一下，如果我们使用有任务就开启一个子线程处理，处理完成后，销毁子线程或等得子线程自然死亡，那么如果我们的任务所需时间比较短，但是任务数量比较多，那么更多的时间是花在线程的创建和结束上面，效率肯定就低了。
线程池的原理：
既然是线程池（Thread pool），其实名字很形象，就是把指定数量的可用子线程放进一个"池里"，有任务时取出一个线程执行，任务执行完后，并不立即销毁线程，而是放进线程池中，等待接收下一个任务。这样内存和cpu的开销也比较小，并且我们可以控制线程的数量。
线程池的实现：
线程池有很多种实现方式，在python中，已经给我们提供了一个很好的实现方式：Queue-队列。因为python中Queue本身就是同步的，所以也就是线程安全的，所以我们可以放心的让多个线程共享一个Queue。
那么说到线程池，那么理应也得有一个任务池，任务池中存放着待执行的任务，各个线程到任务池中取任务执行，那么用Queue来实现任务池是最好不过的。
1.low版线程池
设计思路：运用队列queue
将线程类名放入队列中，执行一个就拿一个出来
import queue
import threading
class ThreadPool(object):
def __init__(self, max_num=20):
self.queue = queue.Queue(max_num) #创建队列，最大数为20
for i in range(max_num):
self.queue.put(threading.Thread) #将类名放入队列中
def get_thread(self):
return self.queue.get() #从队列中取出类名
def add_thread(self):
self.queue.put(threading.Thread) #进类名放入队列中
def func(arg, p): #定义一个函数
print(arg)
import time
time.sleep(2)
p.add_thread()
pool = ThreadPool(10) #创建对象，并执行该类的构造方法，即将线程的类名放入队列中
for i in range(30):
thread = pool.get_thread() #调用该对象的get_thread方法，取出类名
t = thread(target=func, args=(i, pool)) #创建对象，执行func，参数在args中
t.start()
由于此方法要求使用者修改原函数，并在原函数里传参数，且调用方法也发生了改变，并且有空闲线程浪费资源，实际操作中并不方便，故设计了下一版线程池。
2.绝版线程池
设计思路：运用队列queue
a.队列里面放任务
b.线程一次次去取任务，线程一空闲就去取任务
import queue
import threading
import contextlib
import time
StopEvent = object()
class ThreadPool(object):
def __init__(self, max_num, max_task_num = None):
if max_task_num:
self.q = queue.Queue(max_task_num)
else:
self.q = queue.Queue()
self.max_num = max_num
self.cancel = False
self.terminal = False
self.generate_list = []
self.free_list = []
def run(self, func, args, callback=None):
"""
线程池执行一个任务
:param func: 任务函数
:param args: 任务函数所需参数
:param callback: 任务执行失败或成功后执行的回调函数，回调函数有两个参数1、任务函数执行状态；2、任务函数返回值（默认为None，即：不执行回调函数）
:return: 如果线程池已经终止，则返回True否则None
"""
if self.cancel:
return
if len(self.free_list) == 0 and len(self.generate_list) < self.max_num:
self.generate_thread()
w = (func, args, callback,)
self.q.put(w)
def generate_thread(self):
"""
创建一个线程
"""
t = threading.Thread(target=self.call)
t.start()
def call(self):
"""
循环去获取任务函数并执行任务函数
"""
current_thread = threading.currentThread()
self.generate_list.append(current_thread)
event = self.q.get()
while event != StopEvent:
func, args, callback = event
try:
result = func(*args)
success = True
except Exception as e:
success = False
result = None
if callback is not None:
try:
callback(success, result)
except Exception as e:
pass
with self.worker_state(self.free_list, current_thread):
if self.terminal:
event = StopEvent
else:
event = self.q.get()
else:
self.generate_list.remove(current_thread)
def close(self):
"""
执行完所有的任务后，所有线程停止
"""
self.cancel = True
count = len(self.generate_list)
while count:
self.q.put(StopEvent)
count -= 1
def terminate(self):
"""
无论是否还有任务，终止线程
"""
self.terminal = True
while self.generate_list:
self.q.put(StopEvent)
self.q.queue.clear()
@contextlib.contextmanager
def worker_state(self, state_list, worker_thread):
"""
用于记录线程中正在等待的线程数
"""
state_list.append(worker_thread)
try:
yield
finally:
state_list.remove(worker_thread)
# How to use
pool = ThreadPool(5)
def callback(status, result):
# status, execute action status
# result, execute action return value
pass
def action(i):
print(i)
for i in range(30):
ret = pool.run(action, (i,), callback)
time.sleep(3)
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
pool.close()
# pool.terminate()
总结
以上就是本文关于Python探索之自定义实现线程池的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：python中模块的__all__属性详解、Python面向对象编程基础解析（二）等，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！
