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(shù)，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(shù)據(jù)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(jīng)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。
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import threadingclass PurchaseRequest: ''' 初始化庫存與鎖 ''' def __init__(self, initial_value = 0): self._value = initial_value self._lock = threading.Lock() def incr(self,delta=1): ''' 加庫存 ''' self._lock.acquire() self._value += delta self._lock.release() def decr(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(diào)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，code review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try catch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：
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import threadingclass PurchaseRequest: ''' 初始化庫存與鎖 ''' def __init__(self, initial_value = 0): self._value = initial_value self._lock = threading.Lock() def incr(self,delta=1): ''' 加庫存 ''' with self._lock: self._value += delta def decr(self,delta=1): ''' 減庫存 ''' with self._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(jīng)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(jīng)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。
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import threadingclass PurchaseRequest: ''' 初始化庫存與鎖 ''' def __init__(self, initial_value = 0): self._value = initial_value self._lock = threading.Lock() def incr(self,delta=1): ''' 加庫存 ''' with self._lock: self._value += delta def decr(self,delta=1): ''' 減庫存 ''' with self._lock: self.incr(-delta) |
我們關(guān)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(jīng)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。
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import threadingclass PurchaseRequest: ''' 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() def incr(self,delta=1): ''' 加庫存 ''' with self._lock: self._value += delta def decr(self,delta=1): ''' 減庫存 ''' with self._lock: self.incr(-delta) |
總結(jié)
今天我們的文章介紹了Python當中鎖的使用方法，以及可重入鎖的概念。在并發(fā)場景下開發(fā)和調(diào)試都是一個比較困難的工作，稍微不小心就會踩到各種各樣的坑，死鎖只是其中一種比較常見并且比較容易解決的問題，除此之外還有很多其他各種各樣的問題。
針對死鎖的問題，Python還提供了其他的解決方案，我們放到下一篇文章當中再和大家分享。
以上就是淺談python并發(fā)鎖與死鎖問題的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于python并發(fā)鎖與死鎖的資料請關(guān)注服務器之家其它相關(guān)文章！
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