11.python並發入門（part4 死結與遞迴鎖）

標籤：python   lock   線程   互斥鎖   rlock   

一、關於死結。

死結，就是當多個進程或者線程在執行的過程中，因爭奪共用資源而造成的一種互相等待的現象，一旦產生了死結，不加人工處理，程式會一直等待下去，這也被稱為死結進程。

下面是一個產生“死結”現象的例子：

import threading

import time

lock_a = threading.Lock()

lock_b = threading.Lock()

class test_thread(threading.Thread):

    def __init__(self):

        super(test_thread,self).__init__()

    def run(self):

        self.fun1()

        self.fun2()

    def fun1(self):

        lock_a.acquire()

        print "I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResA",time.time())

        lock_b.acquire()

        print "I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResB",time.time())

        lock_b.release()

        lock_a.release()

    def fun2(self):

        lock_b.acquire()

        print ("I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResB",time.time()))

        time.sleep(0.2)

        lock_a.acquire()

        print ("I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResA",time.time()))

        lock_a.release()

        lock_b.release()

if __name__ == "__main__":

    print "start---------------------------%s"%(time.time())

    for i in range(0, 10):

        my_thread = test_thread()

        my_thread.start()

輸出執行結果：

start---------------------------1494682814.1

I am Thread-1 , get res: ResA---1494682814.1

I am Thread-1 , get res: ResB---1494682814.1

I am Thread-1 , get res: ResB---1494682814.1

I am Thread-2 , get res: ResA---1494682814.1

下面來分析代碼，為什麼會產生死結：

開了10個線程，首先肯定會有一個線程去拿到lock_a這把鎖，其餘的線程只能阻塞，一直等到lock_a這把鎖被釋放，然後這個線程又獲得了一把鎖就是lock_b，執行完了一條print操作後，釋放lock_b這把鎖，此時，其他的線程還是沒有辦法去執行func1裡面的資源，釋放了lock_b這把鎖後，緊接著lock_a也被釋放了，此時，下一個線程就可以去執行func1中的資源了，接下來，線程1執行到了func2拿到了lock_b這把鎖，然後執行一個print輸出，I am Thread-1 , get res: ResB---1494682814.1，sleep0.2秒，在第一個線程sleep的過程中第二個線程開始執行，第二個線程在執行func1的時候，首先拿到了lock_a這把鎖，執行了下面的print語句，I am Thread-2 , get res: ResA---1494682814.1，此時的情況就是線程1拿到了lock_b這把鎖，線程2拿到了lock_a這把鎖，那麼問題來了，線程2如果想繼續執行func1後面的內容，需要去獲得lock_b這把鎖，而此時lock_b鎖已經被線程1拿走了（線程1執行到了func2拿走了lock_b鎖，並且還沒被釋放~），線程1，sleep0.2秒後，需要繼續執行func2中的內容，此時，需要拿到lock_a鎖，（lock_a鎖，被線程2執行func1的時候拿走了，並且沒有被釋放~），現在的情況就是線程1需要lock_a鎖，但是lock_a線上程2手裡，線程2需要lock_b鎖，但是lock_b鎖線上程1手裡~雙方都沒有辦法執行到後面的釋放操作。

這也就相當於兩個人要做交易，甲手裡有蘋果乙手裡有菠蘿，甲想吃乙手裡的菠蘿，乙想吃甲手裡的蘋果，但是誰都不願意先把自己手裡的東西先給對方~所以程式就會一直卡在這。

這就是死結形成的原理。

二、遞迴鎖。

解決死結問題有一個特別有效方法，就是遞迴鎖.

遞迴鎖與普通的互斥鎖最大的不同就是，一個鎖的對象內部，維護了一個計數器，這個計數器的初始值是0，當一個線程acquire一次這個鎖時，內部計數器+1，但是，這把鎖的計數器一旦大於0，其他的線程是無法拿到這把鎖的，只有當前線程可以拿。

（當前線程acquire一次，計數器+1，release一次計數器-1，所以，當前的線程想要徹底釋放掉遞迴鎖，acquire多少次，就要release多少次！！！）

（這個計數器，就是遞迴鎖中的count。）

還拿剛才的那段產生死結的代碼來舉例：

import threading

import time

r_lock = threading.RLock() #RLock是用來產生遞迴鎖的一個類，產生一個遞迴鎖。

class test_thread(threading.Thread):

    def __init__(self):

        super(test_thread,self).__init__()

    def run(self):

        self.fun1()

        self.fun2()

    def fun1(self):

        r_lock.acquire() #count+1

        print "I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResA",time.time())

        r_lock.acquire() #count再+1

        print "I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResB",time.time())

        r_lock.release() #count -1

        r_lock.release() #count 再-1

    def fun2(self):

        r_lock.acquire()

        print ("I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResB",time.time()))

        time.sleep(0.2)

        r_lock.acquire()

        print ("I am %s , get res: %s---%s" %(self.name, "ResA",time.time()))

        r_lock.release()

        r_lock.release()

if __name__ == "__main__":

    print "start---------------------------%s"%(time.time())

    r_lock = threading.RLock()

    for i in range(0, 10):

        my_thread = test_thread()

        my_thread.start()

輸出結果：

start---------------------------1494687542.43

I am Thread-1 , get res: ResA---1494687542.43

I am Thread-1 , get res: ResB---1494687542.43

I am Thread-1 , get res: ResB---1494687542.43

I am Thread-1 , get res: ResA---1494687542.63

I am Thread-2 , get res: ResA---1494687542.63

I am Thread-2 , get res: ResB---1494687542.63

I am Thread-2 , get res: ResB---1494687542.63

I am Thread-2 , get res: ResA---1494687542.83

I am Thread-4 , get res: ResA---1494687542.83

I am Thread-4 , get res: ResB---1494687542.83

I am Thread-4 , get res: ResB---1494687542.83

I am Thread-4 , get res: ResA---1494687543.04

I am Thread-6 , get res: ResA---1494687543.04

I am Thread-6 , get res: ResB---1494687543.04

I am Thread-6 , get res: ResB---1494687543.04

I am Thread-6 , get res: ResA---1494687543.24

I am Thread-8 , get res: ResA---1494687543.24

I am Thread-8 , get res: ResB---1494687543.24

I am Thread-8 , get res: ResB---1494687543.24

I am Thread-8 , get res: ResA---1494687543.44

I am Thread-10 , get res: ResA---1494687543.44

I am Thread-10 , get res: ResB---1494687543.44

I am Thread-10 , get res: ResB---1494687543.44

I am Thread-10 , get res: ResA---1494687543.65

I am Thread-5 , get res: ResA---1494687543.65

I am Thread-5 , get res: ResB---1494687543.65

I am Thread-5 , get res: ResB---1494687543.65

I am Thread-5 , get res: ResA---1494687543.85

I am Thread-9 , get res: ResA---1494687543.85

I am Thread-9 , get res: ResB---1494687543.85

I am Thread-9 , get res: ResB---1494687543.85

I am Thread-9 , get res: ResA---1494687544.06

I am Thread-7 , get res: ResA---1494687544.06

I am Thread-7 , get res: ResB---1494687544.06

I am Thread-7 , get res: ResB---1494687544.06

I am Thread-7 , get res: ResA---1494687544.26

I am Thread-3 , get res: ResA---1494687544.26

I am Thread-3 , get res: ResB---1494687544.26

I am Thread-3 , get res: ResB---1494687544.26

I am Thread-3 , get res: ResA---1494687544.46

從上面的例子來看，死結的問題被完美的解決掉了。

最後，總結下遞迴鎖：

在python中，如果同一個線程需要多次去訪問同一個共用資源，這個時候，就可以使用遞迴鎖（RLock），遞迴鎖的內部，維護了一個Lock對象和一個counter計數變數，counter記錄了acquire的次數，從而使得資源可以被多次require。直到一個線程所有的acquire都被release，其他的線程才能獲得資源。

所以說RLock可以完全代替Lock,能用遞迴鎖盡量用遞迴鎖！

本文出自 “reBiRTH” 部落格，請務必保留此出處http://suhaozhi.blog.51cto.com/7272298/1925393

11.python並發入門（part4 死結與遞迴鎖）