多線程類似於同時執行多個不同程序，多線程運行有如下優點：
- 使用線程可以把佔據長時間的程序中的任務放到後臺去處理。
- 用戶界面可以更加吸引人，這樣比如用戶點擊了一個按鈕去觸發某些事件的處理，可以彈出一個進度條來顯示處理的進度
- 程序的運行速度可能加快
- 在一些等待的任務實現上如用戶輸入、文件讀寫和網絡收發數據等，線程就比較有用了。在這種情況下我們可以釋放一些珍貴的資源如內存佔用等等。
線程在執行過程中與進程還是有區別的。每個獨立的進程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執行，必須依存在應用程序中，由應用程序提供多個線程執行控制。
每個線程都有他自己的一組CPU寄存器，稱為線程的上下文，該上下文反映了線程上次運行該線程的CPU寄存器的狀態。
指令指針和堆棧指針寄存器是線程上下文中兩個最重要的寄存器，線程總是在進程得到上下文中運行的，這些地址都用於標誌擁有線程的進程地址空間中的內存。
- 線程可以被搶佔（中斷）。
- 在其他線程正在運行時，線程可以暫時擱置（也稱為睡眠） -- 這就是線程的退讓。
開始學習Python線程
Python中使用線程有兩種方式：函數或者用類來包裝線程對象。
函數式：調用thread模塊中的start_new_thread()函數來產生新線程。語法如下:
thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )
參數說明:
- function - 線程函數。
- args - 傳遞給線程函數的參數,他必須是個tuple類型。
- kwargs - 可選參數。
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import thread
import time
# 為線程定義一個函數
def print_time( threadName, delay):
count = 0
while count < 5:
time.sleep(delay)
count += 1
print "%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )
# 創建兩個線程
try:
thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
print "Error: unable to start thread"
while 1:
pass
線程的結束一般依靠線程函數的自然結束；也可以在線程函數中調用thread.exit()，他拋出SystemExit exception，達到退出線程的目的。
線程模塊
Python通過兩個標準庫thread和threading提供對線程的支持。thread提供了低級別的、原始的線程以及一個簡單的鎖。
threading 模塊提供的其他方法：
- threading.currentThread(): 返回當前的線程變量。
- threading.enumerate(): 返回一個包含正在運行的線程的list。正在運行指線程啟動後、結束前，不包括啟動前和終止後的線程。
- threading.activeCount(): 返回正在運行的線程數量，與len(threading.enumerate())有相同的結果。
除了使用方法外，線程模塊同樣提供了Thread類來處理線程，Thread類提供了以下方法:
- run(): 用以表示線程活動的方法。
- start():啟動線程活動。
- join([time]): 等待至線程中止。這阻塞調用線程直至線程的join() 方法被調用中止-正常退出或者拋出未處理的異常-或者是可選的超時發生。
- isAlive(): 返回線程是否活動的。
- getName(): 返回線程名。
- setName(): 設置線程名。
使用Threading模塊創建線程
使用Threading模塊創建線程，直接從threading.Thread繼承，然後重寫__init__方法和run方法：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import threading
import time
exitFlag = 0
class myThread (threading.Thread): #繼承父類threading.Thread
def __init__(self, threadID, name, counter):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.counter = counter
def run(self): #把要執行的代碼寫到run函數里面 線程在創建後會直接運行run函數
print "Starting " + self.name
print_time(self.name, self.counter, 5)
print "Exiting " + self.name
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
if exitFlag:
(threading.Thread).exit()
time.sleep(delay)
print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
counter -= 1
# 創建新線程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)
# 開啟線程
thread1.start()
thread2.start()
print "Exiting Main Thread"
線程同步
如果多個線程共同對某個數據修改，則可能出現不可預料的結果，為了保證數據的正確性，需要對多個線程進行同步。
使用Thread對象的Lock和Rlock可以實現簡單的線程同步，這兩個對象都有acquire方法和release方法，對於那些需要每次只允許一個線程操作的數據，可以將其操作放到acquire和release方法之間。如下：
多線程的優勢在於可以同時運行多個任務（至少感覺起來是這樣）。但是當線程需要共享數據時，可能存在數據不同步的問題。
考慮這樣一種情況：一個列表裡所有元素都是0，線程"set"從後向前把所有元素改成1，而線程"print"負責從前往後讀取列表並打印。
那麼，可能線程"set"開始改的時候，線程"print"便來打印列表了，輸出就成了一半0一半1，這就是數據的不同步。為了避免這種情況，引入了鎖的概念。
鎖有兩種狀態——鎖定和未鎖定。每當一個線程比如"set"要訪問共享數據時，必須先獲得鎖定；如果已經有別的線程比如"print"獲得鎖定了，那麼就讓線程"set"暫停，也就是同步阻塞；等到線程"print"訪問完畢，釋放鎖以後，再讓線程"set"繼續。
經過這樣的處理，打印列表時要麼全部輸出0，要麼全部輸出1，不會再出現一半0一半1的尷尬場面。
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import threading
import time
class myThread (threading.Thread):
def __init__(self, threadID, name, counter):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.counter = counter
def run(self):
print "Starting " + self.name
# 獲得鎖，成功獲得鎖定後返回True
# 可選的timeout參數不填時將一直阻塞直到獲得鎖定
# 否則超時後將返回False
threadLock.acquire()
print_time(self.name, self.counter, 3)
# 釋放鎖
threadLock.release()
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
time.sleep(delay)
print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
counter -= 1
threadLock = threading.Lock()
threads = []
# 創建新線程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)
# 開啟新線程
thread1.start()
thread2.start()
# 添加線程到線程列表
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)
# 等待所有線程完成
for t in threads:
t.join()
print "Exiting Main Thread"
線程優先級隊列（ Queue）
Python的Queue模塊中提供了同步的、線程安全的隊列類，包括FIFO（先入先出)隊列Queue，LIFO（後入先出）隊列LifoQueue，和優先級隊列PriorityQueue。這些隊列都實現了鎖原語，能夠在多線程中直接使用。可以使用隊列來實現線程間的同步。
Queue模塊中的常用方法:
- Queue.qsize() 返回隊列的大小
- Queue.empty() 如果隊列為空，返回True,反之False
- Queue.full() 如果隊列滿了，返回True,反之False
- Queue.full 與 maxsize 大小對應
- Queue.get([block[, timeout]])獲取隊列，timeout等待時間
- Queue.get_nowait() 相當Queue.get(False)
- Queue.put(item) 寫入隊列，timeout等待時間
- Queue.put_nowait(item) 相當Queue.put(item, False)
- Queue.task_done() 在完成一項工作之後，Queue.task_done()函數向任務已經完成的隊列發送一個信號
- Queue.join() 實際上意味著等到隊列為空，再執行別的操作
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import Queue
import threading
import time
exitFlag = 0
class myThread (threading.Thread):
def __init__(self, threadID, name, q):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.q = q
def run(self):
print "Starting " + self.name
process_data(self.name, self.q)
print "Exiting " + self.name
def process_data(threadName, q):
while not exitFlag:
queueLock.acquire()
if not workQueue.empty():
data = q.get()
queueLock.release()
print "%s processing %s" % (threadName, data)
else:
queueLock.release()
time.sleep(1)
threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = Queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1
# 創建新線程
for tName in threadList:
thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
thread.start()
threads.append(thread)
threadID += 1
# 填充隊列
queueLock.acquire()
for word in nameList:
workQueue.put(word)
queueLock.release()
# 等待隊列清空
while not workQueue.empty():
pass
# 通知線程是時候退出
exitFlag = 1
# 等待所有線程完成
for t in threads:
t.join()
print "Exiting Main Thread"
多線程和多進程區別
python什麼時候使用多線程，什麼時候使用多進程？
1.多線程使用場景：IO密集型
2.多進程使用場景：CPU密集型
1.1 線程
1.1.1 什麼是線程
線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以併發多個線程，每條線程並行執行不同的任務。一個線程是一個execution context（執行上下文），即一個cpu執行時所需要的一串指令。
1.1.2 線程的工作方式
假設你正在讀一本書，沒有讀完，你想休息一下，但是你想在回來時恢復到當時讀的具體進度。有一個方法就是記下頁數、行數與字數這三個數值，這些數值就是execution context。如果你的室友在你休息的時候，使用相同的方法讀這本書。你和她只需要這三個數字記下來就可以在交替的時間共同閱讀這本書了。
線程的工作方式與此類似。CPU會給你一個在同一時間能夠做多個運算的幻覺，實際上它在每個運算上只花了極少的時間，本質上CPU同一時刻只幹了一件事。它能這樣做就是因為它有每個運算的execution context。就像你能夠和你朋友共享同一本書一樣，多任務也能共享同一塊CPU。
1.2 進程
一個程序的執行實例就是一個進程。每一個進程提供執行程序所需的所有資源。（進程本質上是資源的集合）
一個進程有一個虛擬的地址空間、可執行的代碼、操作系統的接口、安全的上下文（記錄啟動該進程的用戶和權限等等）、唯一的進程ID、環境變量、優先級類、最小和最大的工作空間（內存空間），還要有至少一個線程。
每一個進程啟動時都會最先產生一個線程，即主線程。然後主線程會再創建其他的子線程。
- 內存頁（同一個進程中的所有線程共享同一個內存空間 ）
- 文件描述符(e.g. open sockets)
- 安全憑證（e.g.啟動該進程的用戶ID）
1.3 進程與線程區別
1.同一個進程中的線程共享同一內存空間，但是進程之間是獨立的。
2.同一個進程中的所有線程的數據是共享的（進程通訊），進程之間的數據是獨立的。
3.對主線程的修改可能會影響其他線程的行為，但是父進程的修改（除了刪除以外）不會影響其他子進程。
4.線程是一個上下文的執行指令，而進程則是與運算相關的一簇資源。
5.同一個進程的線程之間可以直接通信，但是進程之間的交流需要藉助中間代理來實現。
6.創建新的線程很容易，但是創建新的進程需要對父進程做一次複製。
7.一個線程可以操作同一進程的其他線程，但是進程只能操作其子進程。
8.線程啟動速度快，進程啟動速度慢（但是兩者運行速度沒有可比性）。
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