Python3学习(36)--多线程（二）

我们思考一个问题，我们知道多线程，是用来并行执行任务的，任务可能是不一样的，比如上一篇讲的，任务也有可能是一样的（资源共享），那么问题来了

假设从信阳开往郑州的火车票总过有1000张（数据越大越能测出问题）,在始发站信阳，总过有三个火车票代售点（代售点模拟的越多越能反映问题），这三个代售点，都进行售票的工作，想一想，这里面有什么漏洞吗？

资源共享：  火车票 10000张

动作        :   三个火车票代售点 同时访问这个资源，假设这个时候 票已经剩最后一张了

问题        :  某一时刻，售票窗口1的工作人员和窗口2的工作人员以及窗口3的工作人员同时查询火车票库存系统，返回的余票数量都是1

A、如果CPU运行很快，几乎没有时间差的（毫秒级别的都不行，得是微秒，纳秒级别的）话，会导致：

1张火车票，三个订单都成功（速度很快，业务层没问题），但是后台数据库肯定就有问题了：我勒个去，我就一张票，你们真狠，一下子操作了三次（库存量都减1，数据库肯定是要报警的），数据库不干了，导致虽然三个订单都成功了，但是打印车票的时候只能出一张！！！

B、假设CPU有细微时差的话，会导致：

速度略占优势的售票窗口成功出售和打印车票，但是另外两个工作人员就傻眼了：我勒个去，我明明刚才查的有票啊，怎么这时候就没了呢？  当然，这种情况是最理想的，因为，在客户准备支付的时候，窗口的工作人员已经发现没票了，操作终止！

上面的问题，我们可以用多线程来表示，每个窗口我们可以模拟成一个线程，售票的工作，我们可以定义成函数，当然是为每一个窗口定义一个相同的函数，然后，最关键的是，只有一个全局变量，那就是我们的火车票，假设，一开始火车票总量初始化为 10000张。

下面，我们利用demo，来模拟一下，多线程之间共享同一个资源存在的问题（潜在危险）：

案例1：

#!/usr/bin/env Python3# -*- encoding:utf-8 -*-import threadingtickets  =  10000def sale1(name):    global tickets    while(tickets>0):        if(tickets>0):            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))        else:            breakdef sale2(name):    global tickets    while(tickets>0):        if(tickets>0):            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))        else:            breakdef sale3(name):    global tickets    while(tickets>0):        if(tickets>0):            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))        else:            break        print('开往郑州的车票共有：',tickets,'张')         t1 = threading.Thread(target=sale1,args=('1',))t2 = threading.Thread(target=sale2,args=('2',))t3 = threading.Thread(target=sale3,args=('3',))t1.start()t2.start()t3.start()t1.join() #等待线程 使得子线程完全结束后，主线程才结束！！！t2.join()t3.join()if __name__ == '__main__':  #作为模块内部的demo调试、测试，非常方便        while(True):        if(tickets>0):            pass        else:            print('票已经卖完！')            break    print('余票共有：',tickets,'张')    

上面的demo，如果你只执行一次，可能发现不了问题

开始：

结尾：

上面是执行一次的结果（也有可能你一次执行就发现了问题所在），没问题，对吧，票都是按着编号来的，每卖出一张库存就减少一张，直到最后余票为0，提示票卖完，三个线程终止

但是，如果你多执行几次，你就会发现，打印的结果不一样，而且你执行的次数越多，这种不一样越加明显：

这里我们只放结尾的结果截图：

纳尼！！！ 窗口1已经售完票了，为什么窗口3和窗口2还在继续售票！！！！

你们发现没，3和2只打印了一次，就不继续卖了，为什么呢？原因就是我们一开始说的，他们在查询系统的时候，系统给他们的返回余票数据确实就是 211和210，没毛病对吧，但是，这个时候1窗口一下子卖出了200多张票（假设1的电脑性能非常非常好），导致，3和2准备给客户支付的时候，发现，这时候，票已经没了，所以，2和3就终止了卖票行为，你们不相信这200多张票是1卖的嘛？  有图为证：

余票数量从212下面开始，都是1窗口卖出的，在这之前，其实3窗口也卖了一张票，所以，最后我们可以看到，3窗口那里打印了余票数量：211，很不幸，3的操作完全被1压下去了，2窗口也是！

如何解决上述这种问题呢？  这种问题可不是小问题啊，你想想，如果操作的是银行里面的存款（假设一个账户，有好几个途径可以同时进行存取操作），出现这种小插曲，多可怕，万一，后台对前台用户操作的数据无法进行准确的合法性判断的话，那么这个账户的钱是不是存在严重bug！亦或者，银行遭受到的投诉会越来越多！

有一种办法，就是，轮流访问资源，也就是一个人访问资源结束后，就告诉下一个人：好了，你可以访问了！这样依次类推。

这种方式有种弊端，就是工作效率会降低，主要体现在，每个线程访问共享资源的时候，首先自己要把这个资源占为己有，其他线程这个时候肯定是访问不了的，只能等待上一个线程告诉自己，可以访问了，下一个线程才能继续工作，如果上一个线程，没有告诉下面线程的话，会造成，下面的线程一直处于等待状态，这种时候，这些线程和死了就没什么区别！

好处就是，让共享资源始终处于一种安全的受保护的状态，这正是我们想要的！

上述文字，转换成demo思想就是，给访问资源的这种行为，加一把锁（行为之前），一旦访问资源的行为结束后，要解除锁！

在Python的模块threading中：

获得一个线程锁对象

lock     =  threading.Lock()

上锁： lock.acquire()

解锁： lock.release()

注意：这两个是成对出现的，有上锁必须要有对应的解锁操作，否则，会造成部分线程成为僵尸线程！！！

根据上面描述的，我们改进一下卖票方式，为每一个售票窗口加一把锁，最后别忘了释放锁：

案例2

#!/usr/bin/env Python3# -*- encoding:utf-8 -*-import threadingtickets  =  1000lock     =  threading.Lock()def sale1(name):    global tickets    while(tickets>0):        if(tickets>0):                lock.acquire()            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))            lock.release()        else:            break        def sale2(name):    global tickets    while(tickets>0):        if(tickets>0):            lock.acquire()            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))            lock.release()        else:            breakdef sale3(name):    global tickets    while(tickets>0):        if(tickets>0):            lock.acquire()            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))            lock.release()        else:            break        print('开往郑州的车票共有：',tickets,'张')         t1 = threading.Thread(target=sale1,args=('1',))t2 = threading.Thread(target=sale2,args=('2',))t3 = threading.Thread(target=sale3,args=('3',))t1.start()t2.start()t3.start()t1.join()t2.join()t3.join()if __name__ == '__main__':        while(True):        if(tickets>0):            pass        else:            print('票已经卖完！')            break    print('余票共有：',tickets,'张')    

上面我们只讲了，锁应该加在操作的行为之前（加在操作之后就晚了），并没有对实际情况进行分析，我们看下上面的demo有没有问题，我们在while循环的if判断语句里面，也就是tickets = tickets -1操作之前加了一把锁，随后释放了这把锁，按理说没什么问题，对吧，但是，我们先看下结果再说：

无论你执行多少次，最终的结果都是  -2，为什么呢？

注意，你在售出一张票之前，是不是还要判断下，当前的余票是不是得大于0 啊，这个也是一个操作啊，而且这个操作也很重要啊，上面说了，锁要是加到操作行为之后的话，就晚了，这时候，你是不是恍然大悟，不管谁卖，最后肯定有一个窗口将票卖的只剩下0张，由于，我们没有在if判断之前加上锁，这就导致，必然有两个窗口会继续卖票，因为，他们并不知道当前的票是不是大于0啊，但是，当他们继续卖票的时候，才发现，卧槽，没票了，系统怎么不早说啊！

因此，我们只需调整下上述demo中锁的位置就行，改进后的最终demo如下：

案例3

#!/usr/bin/env Python3# -*- encoding:utf-8 -*-import threadingtickets  =  1000lock     =  threading.Lock()def sale1(name):    global tickets    while(tickets>0):        lock.acquire()#一定要注意线程锁的位置        if(tickets>0):                tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))            lock.release()        else:            lock.release()            break        def sale2(name):    global tickets    while(tickets>0):        lock.acquire()        if(tickets>0):            tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))            lock.release()        else:            lock.release()            breakdef sale3(name):    global tickets    while(tickets>0):        lock.acquire()        if(tickets>0):                tickets = tickets - 1            print('窗口【%s】剩余票数：%d--->%s' %(name,tickets,'售出一张票'))            lock.release()        else:            lock.release()            break        print('开往郑州的车票共有：',tickets,'张')         t1 = threading.Thread(target=sale1,args=('1',))t2 = threading.Thread(target=sale2,args=('2',))t3 = threading.Thread(target=sale3,args=('3',))t1.start()t2.start()t3.start()t1.join()t2.join()t3.join()if __name__ == '__main__':        while(True):        if(tickets>0):            pass        else:            print('票已经卖完！')            break    print('余票共有：',tickets,'张')    

噢啦，这一次无论你执行多少次，结果只有一个：

最后余票等于0的时候，任何窗口都停止继续售卖的行为，不可能出现，某个窗口还在傻傻的继续卖票。

使用多线程的时候一定要慎重！！！