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python | 多线程和进程中的 join 和 守护进程

发表于 更新于 分类于 ， ， ， Valine：

对 join 经常搞不懂，所以，特地整一篇专题。


参考资料



基础知识


Python多线程与多进程中join()方法的效果是相同的。

下面仅以多线程为例：

首先需要明确几个概念：

知识点一：

  1. 当一个进程启动之后，会默认产生一个主线程，因为线程是程序执行流的最小单元，当设置多线程时，主线程会创建多个子线程，在python中，默认情况下（其实就是setDaemon(False)），主线程执行完自己的任务以后，就退出了，此时子线程会继续执行自己的任务，直到自己的任务结束，例子见下面一。

知识点二：

  1. 当我们使用setDaemon(True)方法，设置子线程为守护线程时，主线程一旦执行结束，则全部线程全部被终止执行，可能出现的情况就是，子线程的任务还没有完全执行结束，就被迫停止，例子见下面二。

知识点三：

  1. 此时join的作用就凸显出来了，join所完成的工作就是线程同步，即主线程任务结束之后，进入阻塞状态，一直等待其他的子线程执行结束之后，主线程在终止，例子见下面三。

知识点四：

join有一个timeout参数：

  1. 当设置守护线程时，含义是主线程对于子线程等待timeout的时间将会杀死该子线程，最后退出程序。所以说，如果有10个子线程，全部的等待时间就是每个timeout的累加和。简单的来说，就是给每个子线程一个timeout的时间，让他去执行，时间一到，不管任务有没有完成，直接杀死。
  2. 没有设置守护线程时，主线程将会等待timeout的累加和这样的一段时间，时间一到，主线程结束，但是并没有杀死子线程，子线程依然可以继续执行，直到子线程全部结束，程序退出。

Python多线程的默认情况


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import threading
import time

def run():
    time.sleep(2)
    print('当前线程的名字是： ', threading.current_thread().name)
    time.sleep(2)


if __name__ == '__main__':

    start_time = time.time()

    print('这是主线程：', threading.current_thread().name)
    thread_list = []
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=run)
        thread_list.append(t)

    for t in thread_list:
        t.start()

    print('主线程结束！' , threading.current_thread().name)
    print('一共用时：', time.time()-start_time)

结果如下

这是主线程： MainThread
主线程结束！ MainThread
一共用时： 0.0006041526794433594
当前线程的名字是：  Thread-1
当前线程的名字是：  当前线程的名字是：  Thread-2
Thread-3
当前线程的名字是：  Thread-4
当前线程的名字是：  Thread-

关键点：

  1. 我们的计时是对主线程计时，主线程结束，计时随之结束，打印出主线程的用时。
  2. 主线程的任务完成之后，主线程随之结束，子线程继续执行自己的任务，直到全部的子线程的任务全部结束，程序结束。

设置守护线程


此类线程的特点是，当程序中主线程及所有非守护线程执行结束时，未执行完毕的守护线程也会随之消亡（进行死亡状态），程序将结束运行。

Python 解释器的垃圾回收机制就是守护线程的典型代表，当程序中所有主线程及非守护线程执行完毕后，垃圾回收机制也就没有再继续执行的必要了。

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import threading
import time

def run():

    time.sleep(2)
    print('当前线程的名字是： ', threading.current_thread().name)
    time.sleep(2)


if __name__ == '__main__':

    start_time = time.time()

    print('这是主线程：', threading.current_thread().name)
    thread_list = []
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=run)
        thread_list.append(t)

    for t in thread_list:
        t.setDaemon(True)
        t.start()

    print('主线程结束了！' , threading.current_thread().name)
    print('一共用时：', time.time()-start_time)

其执行结果如下，注意请确保setDaemon()在start()之前,否则 Python 解释器将报 RuntimeError 错误。

这是主线程： MainThread
主线程结束了！ MainThread
一共用时： 0.0011000633239746094

关键点：

  1. 非常明显的看到，主线程结束以后，子线程还没有来得及执行，整个程序就退出了。

join的作用


join() 方法的功能是在程序指定位置，优先让该方法的调用者使用 CPU 资源。

thread.join([timeout])

其中，thread 为 Thread 类或其子类的实例化对象；timeout 参数作为可选参数，其功能是指定 thread 线程最多可以霸占 CPU 资源的时间（以秒为单位），如果省略，则默认直到 thread 执行结束（进入死亡状态）才释放 CPU 资源。

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import threading
import time

def run():

    time.sleep(2)
    print('当前线程的名字是： ', threading.current_thread().name)
    time.sleep(2)


if __name__ == '__main__':

    start_time = time.time()

    print('这是主线程：', threading.current_thread().name)
    thread_list = []
    for i in range(5):
        t = threading.Thread(target=run)
        thread_list.append(t)

    for t in thread_list:
        t.setDaemon(True)
        t.start()

    for t in thread_list:
        t.join()

    print('主线程结束了！' , threading.current_thread().name)
    print('一共用时：', time.time()-start_time)

其执行结果如下：

这是主线程： MainThread
当前线程的名字是：  Thread-1当前线程的名字是：  
当前线程的名字是：  Thread-2
当前线程的名字是：  Thread-5
当前线程的名字是：  Thread-4Thread-3

主线程结束了！ MainThread
一共用时： 4.004539966583252

关键点：

  1. 可以看到，主线程一直等待全部的子线程结束之后，主线程自身才结束，程序退出。
请我喝杯咖啡吧～