Question

为了引入多线程的概念，让我们来看一个例子。假设你想安排一些代码，在一段延迟后或在特定时间运行。可以在程序启动时添加如下代码：

import time, datetime

startTime = datetime.datetime(2029, 10, 31, 0, 0, 0)
while datetime.datetime.now() <  startTime:
    time.sleep(1)

print('Program now starting on Halloween 2029')
--snip--

这段代码指定2029年10月31日作为开始时间，不断调用time.sleep(1)，直到开始时间。在等待time.sleep()的循环调用完成时，程序不能做任何事情，它只是坐在那里，直到2029年万圣节。这是因为Python程序在默认情况下，只有一个执行线程。

要理解什么是执行线程，就要回忆第2章关于控制流的讨论，当时你想象程序的执行就像把手指放在一行代码上，然后移动到下一行，或是流控制语句让它去的任何地方。单线程程序只有一个“手指”。但多线程的程序有多个“手指”。每个“手指”仍然移动到控制流语句定义的下一行代码，但这些“手指”可以在程序的不同地方，同时执行不同的代码行（到目前为止，本书所有的程序一直是单线程的）。

不必让所有的代码等待，直到time.sleep()函数完成，你可以使用Python的threading模块，在单独的线程中执行延迟或安排的代码。这个单独的线程将因为time.sleep()调用而暂停。同时，程序可以在原来的线程中做其他工作。

要得到单独的线程，首先要调用threading.Thread()函数，生成一个Thread对象。在新的文件中输入以下代码，并保存为threadDemo.py：

　import threading, time
　print('Start of program.')

❶ def takeANap():
 　   time.sleep(5)
　    print('Wake up!')

❷ threadObj = threading.Thread(target=takeANap)
❸ threadObj.start()

　print('End of program.')

在❶行，我们定义了一个函数，希望用于新线程中。为了创建一个Thread对象，我们调用threading.Thread()，并传入关键字参数target=takeANap❷。这意味着我们要在新线程中调用的函数是takeANap()。请注意，关键字参数是target=takeANap，而不是target=takeANap()。这是因为你想将takeANap()函数本身作为参数，而不是调用takeANap()，并传入它的返回值。

我们将threading.Thread()创建的Thread对象保存在threadObj中，然后调用threadObj.start()❸，创建新的线程，并开始在新线程中执行目标函数。如果运行该程序，输出将像这样：

Start of program.
End of program.
Wake up!

这可能有点令人困惑。如果print('End of program.')是程序的最后一行，你可能会认为，它应该是最后打印的内容。Wake up!在它后面是因为，当threadObj.start()被调用时，threadObj的目标函数运行在一个新的执行线程中。将它看成是第二根“手指”，出现在takeANap()函数开始处。主线程继续print('End of program.')。同时，新线程已执行了time.sleep(5)调用，暂停5秒钟。之后它从5秒钟小睡中醒来，打印了'Wake up!'，然后从takeANap()函数返回。按时间顺序，'Wake up!'是程序最后打印的内容。

通常，程序在文件中最后一行代码执行后终止（或调用sys.exit()）。但threadDemo.py有两个线程。第一个是最初的线程，从程序开始处开始，在print('End of program.')后结束。第二个线程是调用threadObj.start()时创建的，始于takeANap()函数的开始处，在takeANap()返回后结束。

在程序的所有线程终止之前，Python程序不会终止。在运行threadDemo.py时，即使最初的线程已经终止，第二个线程仍然执行time.sleep(5)调用。

15.6.1 向线程的目标函数传递参数

如果想在新线程中运行的目标函数有参数，可以将目标函数的参数传入threading.Thread()。例如，假设想在自己的线程中运行以下print()调用：

>>> print('Cats', 'Dogs', 'Frogs', sep=' & ')
Cats & Dogs & Frogs

该print()调用有3个常规参数：'Cats'、 'Dogs'和'Frogs'，以及一个关键字参数：sep= ' & '。常规参数可以作为一个列表，传递给threading.Thread()中的args关键字参数。关键字参数可以作为一个字典，传递给threading.Thread()中的kwargs关键字参数。

在交互式环境中输入以下代码：

>>> import threading
>>> threadObj = threading.Thread(target=print, args=['Cats', 'Dogs', 'Frogs'],
kwargs={'sep': ' & '})
>>> threadObj.start()
Cats & Dogs & Frogs

为了确保参数'Cats'、'Dogs'和'Frogs'传递给新线程中的print()，我们将args=['Cats', 'Dogs', 'Frogs']传入threading.Thread()。为了确保关键字参数sep=' & '传递给新线程中的print()，我们将kwargs={'sep': '& '}传入threading.Thread()。

threadObj.start()调用将创建一个新线程来调用print()函数，它会传入'Cats'、'Dogs'和'Frogs'作为参数，以及' & '作为sep关键字参数。

下面创建新线程调用print()的方法是不正确的：

threadObj = threading.Thread(target=print('Cats', 'Dogs', 'Frogs', sep=' & '))

这行代码最终会调用print()函数，将它的返回值（print()的返回值总是无）作为target关键字参数。它没有传递print()函数本身。如果要向新线程中的函数传递参数，就使用threading.Thread()函数的args和kwargs关键字参数。

15.6.2 并发问题

可以轻松地创建多个新线程，让它们同时运行。但多线程也可能会导致所谓的并发问题。如果这些线程同时读写变量，导致互相干扰，就会发生并发问题。并发问题可能很难一致地重现，所以难以调试。

多线程编程本身就是一个广泛的主题，超出了本书的范围。必须记住的是：为了避免并发问题，绝不让多个线程读取或写入相同的变量。当创建一个新的Thread对象时，要确保其目标函数只使用该函数中的局部变量。这将避免程序中难以调试的并发问题。

注意

在http://nostarch.com/automatestuff/，有关于多线程编程的初学者教程。