Python多线程编程（七）：使用Condition实现复杂同步

目前我们已经会使用Lock去对公共资源进行互斥访问了，也探讨了同一线程可以使用RLock去重入锁，但是尽管如此我们只不过才处理了一些程序中简单的同步现象，我们甚至还不能很合理的去解决使用Lock锁带来的死锁问题。所以我们得学会使用更深层的解决同步问题。

Python提供的Condition对象提供了对复杂线程同步问题的支持。Condition被称为条件变量，除了提供与Lock类似的acquire和release方法外，还提供了wait和notify方法。

使用Condition的主要方式为：线程首先acquire一个条件变量，然后判断一些条件。如果条件不满足则wait；如果条件满足，进行一些处理改变条件后，通过notify方法通知其他线程，其他处于wait状态的线程接到通知后会重新判断条件。不断的重复这一过程，从而解决复杂的同步问题。

下面我们通过很著名的“生产者-消费者”模型来来演示下，在Python中使用Condition实现复杂同步。

代码如下:

'''
Created on 2012-9-8
 
@author: walfred
@module: thread.TreadTest7
''' 
 
import threading 
import time 
 
condition = threading.Condition() 
products = 0 
 
class Producer(threading.Thread): 
    def __init__(self): 
        threading.Thread.__init__(self) 
 
    def run(self): 
        global condition, products 
        while True: 
            if condition.acquire(): 
                if products < 10: 
                    products += 1; 
                    print "Producer(%s):deliver one, now products:%s" %(self.name, products) 
                    condition.notify() 
                else: 
                    print "Producer(%s):already 10, stop deliver, now products:%s" %(self.name, products) 
                    condition.wait(); 
                condition.release() 
                time.sleep(2) 
 
class Consumer(threading.Thread): 
    def __init__(self): 
        threading.Thread.__init__(self) 
 
    def run(self): 
        global condition, products 
        while True: 
            if condition.acquire(): 
                if products > 1: 
                    products -= 1 
                    print "Consumer(%s):consume one, now products:%s" %(self.name, products) 
                    condition.notify() 
                else: 
                    print "Consumer(%s):only 1, stop consume, products:%s" %(self.name, products) 
                    condition.wait(); 
                condition.release() 
                time.sleep(2) 
 
if __name__ == "__main__": 
    for p in range(0, 2): 
        p = Producer() 
        p.start() 
 
    for c in range(0, 10): 
        c = Consumer() 
        c.start()

代码中主要实现了生产者和消费者线程，双方将会围绕products来产生同步问题，首先是2个生成者生产products ，而接下来的10个消费者将会消耗products，代码运行如下：

代码如下:

Producer(Thread-1):deliver one, now products:1
Producer(Thread-2):deliver one, now products:2
Consumer(Thread-3):consume one, now products:1
Consumer(Thread-4):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-5):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-6):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-7):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-8):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-10):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-9):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-12):only 1, stop consume, products:1
Consumer(Thread-11):only 1, stop consume, products:1

另外：Condition对象的构造函数可以接受一个Lock/RLock对象作为参数，如果没有指定，则Condition对象会在内部自行创建一个RLock；除了notify方法外，Condition对象还提供了notifyAll方法，可以通知waiting池中的所有线程尝试acquire内部锁。由于上述机制，处于waiting状态的线程只能通过notify方法唤醒，所以notifyAll的作用在于防止有线程永远处于沉默状态。