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        Python淺談并發(fā)鎖與死鎖問題

        來源:千鋒教育
        發(fā)布人:xqq
        時間: 2023-11-07 12:39:57 1699331997

        如果你學過操作系統(tǒng),那么對于鎖應該不陌生。鎖的含義是線程鎖,可以用來指定某一個邏輯或者是資源同一時刻只能有一個線程訪問。這個很好理解,就好像是有一個房間被一把鎖鎖住了,只有拿到鑰匙的人才能進入。每一個人從房間門口拿到鑰匙進入房間,出房間的時候會把鑰匙再放回到門口。這樣下一個到門口的人就可以拿到鑰匙了。這里的房間就是某一個資源或者是一段邏輯,而拿取鑰匙的人其實指的是一個線程。

        加鎖的原因

        我們明白了鎖的原理,不禁有了一個問題,我們?yōu)槭裁葱枰i呢,它在哪些場景當中會用到呢?

        其實它的使用場景非常廣,我們舉一個非常簡單的例子,就是淘寶買東西。我們都知道商家的庫存都是有限的,賣掉一個少一個。假如說當前某個商品庫存只剩下一個,但當下卻有兩個人同時購買。兩個人同時購買也就是有兩個請求同時發(fā)起購買請求,如果我們不加鎖的話,兩個線程同時查詢到商品的庫存是1,大于0,進行購買邏輯之后,減一。由于兩個線程同時執(zhí)行,所以最后商品的庫存會變成-1。

        顯然商品的庫存不應該是一個負數,所以我們需要避免這種情況發(fā)生。通過加鎖可以完美解決這個問題。我們規(guī)定一次只能有一個線程發(fā)起購買的請求,那么這樣當一個線程將庫存減到0的時候,第二個請求就無法修改了,就保證了數據的準確性。

        代碼實現(xiàn)

        那么在Python當中,我們怎么樣來實現(xiàn)這個鎖呢?

        其實很簡單,threading庫當中已經為我們提供了線程的工具,我們直接拿過來用就可以了。我們通過使用threading當中的Lock對象,可以很輕易的實現(xiàn)方法加鎖的功能。

        importthreading

        classPurchaseRequest:

        '''

        初始化庫存與鎖

        '''

        def__init__(self,initial_value=0):

        self._value=initial_value

        self._lock=threading.Lock()

        defincr(self,delta=1):

        '''

        加庫存

        '''

        self._lock.acquire()

        self._value+=delta

        self._lock.release()

        defdecr(self,delta=1):

        '''

        減庫存

        '''

        self._lock.acquire()

        self._value-=delta

        self._lock.release()

        我們從代碼當中就可以很輕易的看出Lock這個對象的使用方法,我們在進入加鎖區(qū)(資源搶占區(qū))之前,我們需要先使用lock.acquire()方法獲取鎖。Lock對象可以保證同一時刻只能有一個線程獲取鎖,只有獲取了鎖之后才會繼續(xù)往下執(zhí)行。當我們執(zhí)行完成之后,我們需要把鎖“放回門口”,所以需要再調用一下release方法,表示鎖的釋放。

        這里有一個小問題是很多程序員在編程的時候總是會忘記release,導致不必要的bug,而且這種分布式場景當中的bug很難通過測試發(fā)現(xiàn)。因為測試的時候往往很難測試并發(fā)場景,codereview的時候也很容易忽略,因此一旦泄露了還是挺難發(fā)現(xiàn)的。

        為了解決這個問題,Lock還提供了一種改進的用法,就是使用with語句。with語句我們之前在使用文件的時候用到過,使用with可以替我們完成trycatch以及資源回收等工作,我們只管用就完事了。這里也是一樣,使用with之后我們就可以不用管鎖的申請和釋放了,直接寫代碼就行,所以上面的代碼可以改寫成這樣:

        importthreading

        classPurchaseRequest:

        '''

        初始化庫存與鎖

        '''

        def__init__(self,initial_value=0):

        self._value=initial_value

        self._lock=threading.Lock()

        defincr(self,delta=1):

        '''

        加庫存

        '''

        withself._lock:

        self._value+=delta

        defdecr(self,delta=1):

        '''

        減庫存

        '''

        withself._lock:

        self._value-=delta

        這樣看起來是不是清爽很多?

        可重入鎖

        上面介紹的只是最簡單的鎖,我們經常使用的往往是可重入鎖。

        什么叫可重入鎖呢?簡單解釋一下,就是在一個線程已經持有了鎖的情況下,它可以再次進入被加鎖的區(qū)域。但是既然線程還持有鎖沒有釋放,那么它不應該還是在加鎖區(qū)域嗎,怎么會有需要再次進入被加鎖區(qū)域的情況呢?其實是有的,道理也很簡單,就是遞歸。

        我們把上面的例子稍微改一點點,就完全不一樣了。

        importthreading

        classPurchaseRequest:

        '''

        初始化庫存與鎖

        '''

        def__init__(self,initial_value=0):

        self._value=initial_value

        self._lock=threading.Lock()

        defincr(self,delta=1):

        '''

        加庫存

        '''

        withself._lock:

        self._value+=delta

        defdecr(self,delta=1):

        '''

        減庫存

        '''

        withself._lock:

        self.incr(-delta)

        我們關注一下上面的decr方法,我們用incr來代替了原本的邏輯實現(xiàn)了decr。但是有一個問題是decr也是一個加鎖的方法,需要前一個鎖釋放了才能進入。但它已經持有了鎖了,那么這種情況下就會發(fā)生死鎖。

        我們只需要把Lock換成可重入鎖就可以解決這個問題,只需要修改一行代碼。

        importthreading

        classPurchaseRequest:

        '''

        初始化庫存與鎖

        我們使用RLock代替了Lock,也可重入鎖代替了普通鎖

        '''

        def__init__(self,initial_value=0):

        self._value=initial_value

        self._lock=threading.RLock()

        defincr(self,delta=1):

        '''

        加庫存

        '''

        withself._lock:

        self._value+=delta

        defdecr(self,delta=1):

        '''

        減庫存

        '''

        withself._lock:

        self.incr(-delta)

        以上內容為大家介紹了Python淺談并發(fā)鎖與死鎖問題,希望對大家有所幫助,如果想要了解更多Python相關知識,請關注IT培訓機構:千鋒教育。

        tags: python培訓
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