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Python中的信号量(semaphore)是如何实现多线程同步与互斥的?

GG网络技术分享 2025-08-13 14:24 4


在许多线程编程中, 为了确保优良几个线程之间能够协调、有序地访问共享材料,避免数据比和不一致状态,我们需要引入一些同步机制。其中,信号量是一种非常有效的同步工具。

信号量是一个整数变量,用于控制优良几个线程对共享材料的访问。它通常被用来实现互斥锁和计数锁等同步机制。信号量的值表示可一边访问材料或者进入临界区的线程数。

信号量的基本概念

信号量是进程间及线程间的同步设施,用于保证优良几个任务能够正确地处理共享材料。信号量维护着一个计数器,指定可一边访问材料或者进入临界区的线程数。每当调用acquire时内置计数器-1;如果计数器为负数,即材料正在被占用,需要挂起等待。每当调用release时内置计数器+1;许多些到正数时队列中的第一个等待线程就能访问共享材料了。

信号量的作用

信号量的作用在于:管束同一时刻能访问某一材料的线程数量,以避免出现材料比的问题。信号量能设定一个阀值, 基于此,优良几个线程比获取许可信号,做自己的申请后归还,超出阀值后线程申请许可信号将会被阻塞。

信号量的应用场景

Semaphore常用于以下场景:

  • 管束一边进行数据库连接的线程数量;
  • 管束一边进行I/O操作的线程数量;
  • 管束一边进行API调用的线程数量;
  • 管束一边进行网络求的线程数量。

Semaphore的优不优良的地方

优良处:

  • 能确保同一时刻只有特定数量的线程能访问同一材料,避免了材料比问题;
  • 能搞优良程序并发处理效率。

不优良的地方:

  • 用Semaphore会引入一些额外的开销, 比如对计数器的更新鲜和线程的阻塞等操作会许多些CPU负载;
  • 如果用不当,兴许会弄得死锁、饿死等问题。

Semaphore的用实例

from threading import Thread, Semaphore
sem = Semaphore  # 设定Semaphore数量为3
def do_something:
    sem.acquire  # acquire函数会消耗掉一个Semaphore
    # do something
    sem.release  # release函数会释放掉一个Semaphore
thread1 = Thread
thread2 = Thread
thread3 = Thread
thread1.start
thread2.start
thread3.start

在这玩意儿示例中, 我们创建了一个Semaphore,其计数器为3。这意味着同一时刻最许多只能有3个线程能施行do_something函数。如果尝试创建第4个线程,它将会被阻塞,直到其他线程释放Semaphore。

Semaphore是Python中用于线程同步的关键机制, 它能保证在同一时刻只有特定数量的线程能访问共享材料,避免了材料比和数据错乱的问题。在实际应用中,合理用Semaphore能搞优良程序的性能和稳稳当当性。

欢迎用实际体验验证观点。


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