python多線程編程(5): 條件變數同步

互斥鎖是最簡單的線程同步機制，Python提供的Condition對象提供了對複雜線程同步問題的支援。Condition被稱為條件變數，除了提供與Lock類似的acquire和release方法外，還提供了wait和notify方法。線程首先acquire一個條件變數，然後判斷一些條件。如果條件不滿足則wait；如果條件滿足，進行一些處理改變條件後，通過notify方法通知其他線程，其他處於wait狀態的線程接到通知後會重新判斷條件。不斷的重複這一過程，從而解決複雜的同步問題。

可以認為Condition對象維護了一個鎖（Lock/RLock)和一個waiting池。線程通過acquire獲得Condition對象，當調用wait方法時，線程會釋放Condition內部的鎖並進入blocked狀態，同時在waiting池中記錄這個線程。當調用notify方法時，Condition對象會從waiting池中挑選一個線程，通知其調用acquire方法嘗試取到鎖。

Condition對象的建構函式可以接受一個Lock/RLock對象作為參數，如果沒有指定，則Condition對象會在內部自行建立一個RLock。

除了notify方法外，Condition對象還提供了notifyAll方法，可以通知waiting池中的所有線程嘗試acquire內部鎖。由於上述機制，處於waiting狀態的線程只能通過notify方法喚醒，所以notifyAll的作用在於防止有線程永遠處於沉默狀態。

示範條件變數同步的經典問題是生產者與消費者問題：假設有一群生產者(Producer)和一群消費者（Consumer）通過一個市場來互動產品。生產者的”策略“是如果市場上剩餘的產品少於1000個，那麼就生產100個產品放到市場上；而消費者的”策略“是如果市場上剩餘產品的數量多餘100個，那麼就消費3個產品。用Condition解決生產者與消費者問題的代碼如下：

import threading
import time

class Producer(threading.Thread):
def run(self):
global count
while True:
if con.acquire():
if count > 1000:
                    con.wait()
else:
                    count = count+100
                    msg = self.name+' produce 100, count=' + str(count)
print msg
                    con.notify()
                con.release()
                time.sleep(1)

class Consumer(threading.Thread):
def run(self):
global count
while True:
if con.acquire():
if count < 100:
                    con.wait()
else:
                    count = count-3
                    msg = self.name+' consume 3, count='+str(count)
print msg
                    con.notify()
                con.release()
                time.sleep(1)

count = 500
con = threading.Condition()

def test():
for i in range(2):
        p = Producer()
        p.start()
for i in range(5):
        c = Consumer()
        c.start()
if __name__ == '__main__':
    test()