Python執行緒之同步機制實際應用場景舉例說明

2022-02-24 13:01:07

一、舉例銀行轉賬

假設現在有一個xuewei的賬號裡面有 100W。

然後有多個任務在轉賬，轉入轉出都是跟這個xuewei賬號相關的。

而且這些任務發生是隨機的。

我們先把上面的場景寫成程式碼：

xuewei_account = 100


# amount為負數即是轉出金額
def transfer(money):
    global xuewei_account
    xuewei_account += money

下面是多個執行緒，多執行緒模擬轉賬事件，我們假設有4個事件在同時發生。

import random
import threading
import datetime
import time

xuewei_account = 100


# amount為負數即是轉出金額
def transfer(money):
    global xuewei_account
    xuewei_account += money


# 建立4個任務給學委賬戶轉賬
for i in range(10000):
    threading.Thread(target=lambda: transfer(-1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(-1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(1)).start()

# 等待活躍執行緒只剩下主執行緒MainThread
time.sleep(10)
print("-" * 16)
print("活躍執行緒數:", threading.active_count())
print("活躍執行緒:", threading.current_thread().name)
print("學委賬戶餘額：", xuewei_account)

這裡啟動了4個執行緒迴圈了10000次，也就是4萬個執行緒，分別於學委的賬戶進行轉賬。

下面是執行結果：

執行幾次學委的賬戶還是正確的，餘額還是100W。

上面的程式碼執行緒幾萬個，但每次執行的操作都很簡單，完成一次加法。

執行緒一個接一個start，非常快速就切換下一個執行緒，我們看到程式沒有出現問題。

下面進行改造，這次不要就4萬執行緒了，我們讓轉賬這個任務耗時更多，每啟動一個執行緒進行模擬10萬次轉賬。

import random
import threading
import datetime
import time

xuewei_account = 100


# amount為負數即是轉出金額
def transfer(money):
    global xuewei_account
    for x in range(100000):
        xuewei_account += money

建立4個任務給重複學委賬戶轉賬：

for i in range(10):
    threading.Thread(target=lambda: transfer(-1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(-1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(1)).start()

time.sleep(10)
print("-" * 16)
print("活躍執行緒數:", threading.active_count())
print("活躍執行緒:", threading.current_thread().name)
print("學委賬戶餘額：", xuewei_account)

這裡執行的結果就比較出乎意料了：

多執行緒程式設計複雜的地方就在這裡了, 有時候明明平平無奇的程式碼，改造成多執行緒，就很容易出bug！

當然上面的程式碼並不是平平無奇，相比第一段程式碼，上面的轉賬函數做的事件更多，更耗時。

二、問題解決

我們加上鎖。

程式碼如下：

import random
import threading
import datetime
import time

xuewei_account = 100

lock = threading.Lock()
# amount為負數即是轉出金額
def transfer(money):
    lock.acquire()
    global xuewei_account
    for x in range(100000):
        xuewei_account += money
    lock.release()


# 建立4個任務給重複學委賬戶轉賬
for i in range(10):
    threading.Thread(target=lambda: transfer(-1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(-1)).start()
    threading.Thread(target=lambda: transfer(1)).start()

time.sleep(10)
print("-" * 16)
print("活躍執行緒數:", threading.active_count())
print("活躍執行緒:", threading.current_thread().name)
print("學委賬戶餘額：", xuewei_account)

執行結果如下：