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。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。

thread-condition

除了上面画的acquire方法、 release方法、notify方法、wait方法外还有notifyAll方法,不过notifyAll方法不常用。

51cto博客上我看到一篇博文中,形象的以二人对话 (生产者-消费者模)来解释上面的具体理论。

thread-talk

其中空格哥对应原理图中的A函数 ,西米对应的B 函数,每句话是doing操作,空格哥未“doing” 前,西米需要一直等待。最后,你来我往,直到最后都release掉,对话结束。由于代码太长,我给个精简版的,模拟上面的对话:

 1#coding:utf-8
 2#---- Condition
 3#---- 捉迷藏的游戏
 4import threading, time
 5class Hider(threading.Thread):
 6    def __init__(self, cond, name):
 7        super(Hider, self).__init__()
 8        self.cond = cond
 9        self.name = name
10    def run(self):
11        time.sleep(1) #确保先运行Seeker中的方法
12        self.cond.acquire() #b
13        print self.name + ': 我已经把眼睛蒙上了'
14        self.cond.notify()
15        self.cond.wait() #c
16                         #f
17        print self.name + ': 我找到你了 ~_~'
18        self.cond.notify()
19        self.cond.release()
20                            #g
21        print self.name + ': 我赢了'   #h
22class Seeker(threading.Thread):
23    def __init__(self, cond, name):
24        super(Seeker, self).__init__()
25        self.cond = cond
26        self.name = name
27    def run(self):
28        self.cond.acquire()
29        self.cond.wait()    #a    #释放对琐的占用,同时线程挂起在这里,直到被notify并重新占有琐。
30                            #d
31        print self.name + ': 我已经藏好了,你快来找我吧'
32        self.cond.notify()
33        self.cond.wait()    #e
34                            #h
35        self.cond.release()
36        print self.name + ': 被你找到了,哎~~~'
37cond = threading.Condition()
38seeker = Seeker(cond, 'seeker')
39hider = Hider(cond, 'hider')
40seeker.start()
41hider.start()

执行结果如下:

1[root@361way condition]# python con3.py
2hider: 我已经把眼睛蒙上了
3seeker: 我已经藏好了你快来找我吧
4hider: 我找到你了 ~_~
5seeker: 被你找到了~~~
6hider: 我赢了

便于对比,这里再给一个无限循环的例子。经典的生产者与消费者问题:假设有一群生产者(Producer)和一群消费者(Consumer)通过一个市场来交互产品。生产者的”策略“是如果市场上剩余的产品少于1000个,那么就生产100个产品放到市场上;而消费者的”策略“是如果市场上剩余产品的数量多余100个,那么就消费3个产品。用Condition解决生产者与消费者问题的代码如下:

 1import threading
 2import time
 3class Producer(threading.Thread):
 4    def run(self):
 5        global count
 6        while True:
 7            if con.acquire():
 8                if count > 1000:
 9                    con.wait()
10                else:
11                    count = count+100
12                    msg = self.name+' produce 100, count=' + str(count)
13                    print msg
14                    con.notify()
15                con.release()
16                time.sleep(1)
17class Consumer(threading.Thread):
18    def run(self):
19        global count
20        while True:
21            if con.acquire():
22                if count < 100:
23                    con.wait()
24                else:
25                    count = count-3
26                    msg = self.name+' consume 3, count='+str(count)
27                    print msg
28                    con.notify()
29                con.release()
30                time.sleep(1)
31count = 500
32con = threading.Condition()
33def test():
34    for i in range(2):
35        p = Producer()
36        p.start()
37    for i in range(5):
38        c = Consumer()
39        c.start()
40if __name__ == '__main__':
41    test()