Python線程操作問題舉例分析

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比如考慮一個(gè)最簡單的情形，在某種情況下，每個(gè)線程都需要訪問線程狀態(tài)對象中所保存的thread_id信息，顯然，線程A獲得的應(yīng)該是A的thread_id，線程B亦然。倘若線程A獲得的是B的thread_id，那就壞菜了。這就意味著Python線程內(nèi)部必須有一套機(jī)制，這套機(jī)制與操作系統(tǒng)管理進(jìn)程的機(jī)制非常類似。

我們知道，在操作系統(tǒng)從進(jìn)程A切換到進(jìn)程B時(shí)，首先會(huì)保存進(jìn)程A的上下文環(huán)境，再進(jìn)行切換；當(dāng)從進(jìn)程B切換回進(jìn)程A時(shí)，又會(huì)恢復(fù)進(jìn)程A的上下文環(huán)境，這樣就保證了進(jìn)程A始終是在屬于自己的上下文環(huán)境中運(yùn)行。

這里的線程狀態(tài)對象就等同于進(jìn)程的上下文，Python同樣會(huì)有一套存儲(chǔ)、恢復(fù)線程狀態(tài)對象的機(jī)制。同時(shí)，在Python內(nèi)部，維護(hù)著一個(gè)全局變量：PyThreadState * _PyThread- State_Current。當(dāng)前活動(dòng)線程所對應(yīng)的線程狀態(tài)對象就保存在這個(gè)變量里，當(dāng)Python調(diào)度線程時(shí)。會(huì)將被激活的線程所對應(yīng)的線程狀態(tài)對象賦給_PyThreadState_Current，使其始終保存著活動(dòng)線程的狀態(tài)對象。

這就引出了這樣的一個(gè)問題：Python如何在調(diào)度進(jìn)程時(shí)，獲得被激活線程對應(yīng)的狀態(tài)對象？Python內(nèi)部會(huì)通過一個(gè)單向鏈表來管理所有的Python線程的狀態(tài)對象。當(dāng)需要尋找一個(gè)線程對應(yīng)的狀態(tài)對象時(shí)，就遍歷這個(gè)鏈表，搜索其對應(yīng)的狀態(tài)對象。在此后的描述中，我們將這個(gè)鏈表稱為“狀態(tài)對象鏈表”。

下面我們來看一看實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PyThread_create_key將創(chuàng)建一個(gè)新的key。注意，這里的key都是一個(gè)整數(shù)。而且，當(dāng)PyThread_create_key***次被調(diào)用時(shí)（在_PyGILState_Init中的調(diào)用正是***次調(diào)用），會(huì)通過PyThread_allcate_lock創(chuàng)建一個(gè)keymutex。

根據(jù)我們前面的分析，這個(gè)keymutex實(shí)際上和GIL一樣，都是一個(gè)PNRMUTEX結(jié)構(gòu)體，而在這個(gè)結(jié)構(gòu)體中，維護(hù)著一個(gè)Win32下的Event內(nèi)核對象。這個(gè)keymutex的功能就是用來互斥對狀態(tài)對象鏈表的訪問。在_PyGILState_Init中，創(chuàng)建的新key被Python維護(hù)的全局變量autoTLSkey接收，其中的TLS是Thread Local Store的縮寫。

這個(gè)autoTLSkey將用作Python線程保存所有線程的狀態(tài)對象的一個(gè)參數(shù)，即是圖15-6中的key值。也就是說，狀態(tài)對象列表中所有key結(jié)構(gòu)體中的key值都會(huì)是autoTLSkey。哎，那位看官說了，你看PyThread_create_key返回的是nkeys的遞增后的值啊，就是說每create一次，得到的結(jié)果都是不同的。

怎么能說所有的key都是一樣的呢？事實(shí)上，在整個(gè)Python的源碼中，PyThread_create_key只在_PyGILState_Init中被調(diào)用了，而這個(gè)_PyGILState_Init只會(huì)在Python運(yùn)行時(shí)環(huán)境初始化時(shí)調(diào)用一次。

那么如何區(qū)分哪個(gè)線程對應(yīng)哪個(gè)狀態(tài)對象呢，別忘了，我們還有線程id呢。圖15-6中的id存儲(chǔ)的正是各個(gè)線程的id，根據(jù)這個(gè)id，顯然可以區(qū)分不同的線程了。那么圖中的key看上去就有點(diǎn)多此一舉了，實(shí)際上，圖15-6中所示的鏈表結(jié)構(gòu)并非是純的狀態(tài)對象鏈表。

在一個(gè)key結(jié)構(gòu)體的value域存儲(chǔ)的不是線程的狀態(tài)對象，而是與線程相關(guān)的其他對象時(shí)，這個(gè)key值就有意義了。假如我們將一種狀態(tài)對象設(shè)為S，而另一種對象設(shè)為O，在圖15-6所示的鏈表中，存在著兩個(gè)與某個(gè)線程A相關(guān)的key結(jié)構(gòu)體。

顯然，對于這兩個(gè)key結(jié)構(gòu)體，id域是完全一致的，那么當(dāng)我們需要從這個(gè)鏈表中取出對象O，而并非S時(shí)，該用什么來區(qū)分O和S呢？正是這個(gè)key值。所以實(shí)際上在Python中，與每個(gè)線程相關(guān)的對象可能有多種，而每一種對象都會(huì)對應(yīng)一個(gè)key值，這個(gè)key值將會(huì)被所有的線程在存儲(chǔ)這種對象時(shí)共享。

到此，關(guān)于“Python線程操作問題舉例分析”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！

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