线程

一、初识线程

在传统操作系统中，每个进程有一个地址空间，而且默认就有一个控制线程在工厂中, 每个车间都有房子,而且每个车间默认就有一条流水线.

操作系统 ===> 工厂

进程 ===> 车间

线程 ===> 流水线

cpu ===> 电源

线程:cpu最小的执行单位

进程:资源集合/资源单位

线程运行 = 运行代码

进程运行 = 各种资源 + 线程

进程等待所有线程结束才会结束

归纳起来，可以这样说，操作系统可以同时执行多个任务，每一个任务就是一个进程；进程可以同时执行多个任务，每一个任务就是一个线程。进程其实指的是一个资源单位或者说资源集合--》开了空间之后里面放了代码，而代码需要去运行--》而代码的运行过程则是线程。

在右键运行程序的时候：申请内存空间，先把解释器代码丢进去并且把python代码丢进去（进程做得），运行代码（线程做得）。

进程和线程的区别：进程---》资源的申请与销毁的过程；线程---》单指代码的运行过程

总的来说，线程是进程的组成部分，一个进程可以拥有多个线程。在多线程中，会有一个主线程来完成整个进程从开始到结束的全部操作，而其他的线程会在主线程的运行过程中被创建或退出。

当进程被初始化后，主线程就被创建了，对于绝大多数的应用程序来说，通常仅要求有一个主线程，但也可以在进程内创建多个顺序执行流，这些顺序执行流就是线程。

二、开启线程的两种方式

# 方式一：调用Thread类创建线程
from threading import Thread
import time

def task():
    print('子线程 start')
    time.sleep(2)
    print('子线程 end')

t = Thread(target=task)  # 初始化一个线程对象
t.start()  # 告诉操作系统开一个线程
print('主线程')

# 方式二：继承Thread类创建线程类
from threading import  Thread
import time

class Myt(Thread):
    def run(self):
        print('子线程 start')
        time.sleep(5)
        print('子线程 end')

t = Myt()
t.start()
print('主线程')

三、子线程与子进程的创建速度对比

from threading import Thread
from multiprocessing import Process
import time

def task(name):
    print(f"{name} is running")
    time.sleep(2)
    print(f"{name} is end")

if __name__ == '__main__':
    t = Thread(target=task,args=('子线程',))
    p = Process(target=task,args=('子进程',))
    t.start()
    p.start()
    print('主')

上述代码，开启子线程的打印效果是：

子线程 is running
主
子线程 is end

开启子进程的打印效果是：

主
子进程 is running
子进程 is end

从以上两个结果进行对比：

开启子进程需要申请资源开辟空间，所以创建速度慢
开启子线程只是告诉操作系统一个执行方案，所以创建速度快

四、子线程共享资源

from threading import Thread
import time,os

x = 100
def task():
    global x
    x = 50
    print(os.getpid())  # 11088

if __name__ == '__main__':
    t = Thread(target=task)
    t.start()
    time.sleep(2)
    print(x)  # 50  x变成子线程中的50，说明子线程是共享资源的
    print(os.getpid())  # 11088

五、线程的join方法

主线程等待子线程运行结束才结束

Thread 提供了让一个线程等待另一个线程完成的 join() 方法。当在某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时，调用线程将被阻塞，直到被 join() 方法加入的 join 线程执行完成。

join() 方法通常由使用线程的程序调用，以将大问题划分成许多小问题，并为每个小问题分配一个线程。当所有的小问题都得到处理后，再调用主线程来进一步操作。

from threading import Thread
import time
def task(name,n):
    print(f"{name} start")
    time.sleep(n)
    print(f"{name} end")

if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task,args=('子线程1',1))
    t2 = Thread(target=task,args=('子线程2',2))
    t3 = Thread(target=task,args=('子线程3',3))

    start = time.time()
    t1.start()
    t2.start()
    t3.start()
    t1.join()   # 感知子线程的结束，在这阻塞1s
    t2.join()
    t3.join()   
    end = time.time()  # 3.0039877891540527

    print(end - start)
    print('主线程结束')

对比进程的join，进程的join是当前线程在等子进程运行结束并不影响其他线程

六、线程的其他方法

Thread实例对象的方法：

is_alive()：返回线程是否活着
getName()：返回线程名
setName()：设置线程名

threading模块提供的一些方法（这些模块需要提前导入）：

threading.currentThread()：返回当前的线程变量
threading.enumerate()：返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行是指线程启动后，结束前，不包括启动前和终止后的线程
threading.activeCount()：返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果

from threading import Thread,current_thread,enumerate,activeCount
import time

def task(name,n):
    print(f"{name}开始")
    time.sleep(n)
    print(f"{name}结束")

if __name__ == '__main__':
    t1 = Thread(target=task,args=('子线程1',1))
    t2 = Thread(target=task,args=('子线程2',2))
    t1.start()
    t2.start()
    print(t1.is_alive())  # 查看t1线程是否活着，True的话证明还活着
    print(t1.getName())  # 获取t1线程名  Thread-1
    t1.setName('超级鸡车')  # 给t1设置线程名
    print(t1.getName())   # 超级鸡车
    print(current_thread())  # 返回当前线程变量，<_MainThread(MainThread, started 7048)>
    print(enumerate())  # 返回当前运行的线程的一个列表，[<_MainThread(MainThread, started 7048)>, <Thread(超级鸡车, started 1216)>, <Thread(Thread-2, started 11432)>]
    print(activeCount())  # 返回当前正在运行的线程数量，3

    print('主线程结束 ')

七、守护线程

守护线程守护的是进程的运行周期

对主进程来说，运行完毕指的是主进程代码运行完毕
对主线程来说，运行完毕指的是主线程所在的进程内所有非守护线程统统运行完毕，主线程才算运行完毕

有一种线程，它是在后台运行的，它的任务是为其他线程提供服务，这种线程被称为“后台线程（Daemon Thread）”，又称为“守护线程”或“精灵线程”。Python 解释器的垃圾回收线程就是典型的后台线程。

守护线程有一个特征，如果所有的主线程都死亡了，那么守护线程会自动死亡。

调用 Thread 对象的 daemon 属性可以将指定线程设置成守护线程。下面程序将指定线程设置成守护线程，可以看到当所有的主线程都死亡后，守护线程随之死亡。当在整个虚拟机中只剩下守护线程时，程序就没有继续运行的必要了，所以程序也就退出了。

import threading
def task(max):
    for i in range(max):
        print(threading.current_thread().name+" "+str(i))

t = threading.Thread(target=task,args=(100,),name='守护线程')  # 可以在此直接将线程设置成守护线程
t.daemon = True  # 也可以通过daemon = True设置为守护线程
t.start()
for i in range(10):
    print(threading.current_thread().name+" "+str(i))
print('主线程结束')  # 到了这里主线程结束，守护线程也应该随之结束

上面程序中先将 t 线程设置成守护线程（第 10 行代码），然后启动该线程。本来该线程应该执行到 i 等于 99 时才会结束，但在运行程序时不难发现，该守护线程无法运行到 99，因为当主线程也就是程序中唯一的前台线程运行结束后，程序会主动退出，所以守护线程也就被结束了。

从上面的程序可以看出，主线程默认是前台线程，t线程默认也是前台线程。但并不是所有的线程默认都是前台线程，有些线程默认就是后台线程。前台线程创建的子线程默认是前台线程，后台线程创建的子线程默认是后天线程。

注意，当前台线程死亡后，Python 解释器会通知守护线程死亡，但是从它接收指令到做出响应需要一定的时间。如果要将某个线程设置为守护线程，则必须在该线程启动之前进行设置。也就是说，将 daemon 属性设为 True，必须在 start() 方法调用之前进行，否则会引发 RuntimeError 异常。

八、多线程实现socket

# 服务端
from threading import Thread
import time,socket

soc = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
soc.bind(('127.0.0.1',8005))
soc.listen(5)

def task(conn,addr):
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)
            if len(data) == 0:
                break
            print('来自客户端数据>>>',data)
            time.sleep(1)
            conn.send(data.upper())
        except Exception:
            break

while True:
    print('等待客户端连接>>>')
    conn,addr = soc.accept()
    t = Thread(target=task,args=(conn,addr))
    t.start()
    print('有个客户端连接上了>>>',addr)

# 客户端
import socket

soc = socket.socket()
soc.connect(('127.0.0.1',8005))

while True:
    msg = input('请输入要发送的数据>>>').strip()
    soc.send(msg.encode('utf-8'))
    data = soc.recv(1024)
    print('收到来自服务端数据>>>',data)

soc.close()