对Python多线程读写文件加锁的实例详解

脚本专栏 2024/11/6 佚名

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Python的多线程在io方面比单线程还是有优势，但是在多线程开发时，少不了对文件的读写操作。在管理多个线程对同一文件的读写操作时，就少不了文件锁了。

使用fcntl

在linux下，python的标准库有现成的文件锁，来自于fcntl模块。这个模块提供了unix系统fcntl()和ioctl()的接口。

对于文件锁的操作，主要需要使用 fcntl.flock(fd, operation)这个函数。

其中，参数 fd 表示文件描述符；参数 operation 指定要进行的锁操作，该参数的取值有如下几种：

LOCK_SH：表示要创建一个共享锁，在任意时间内，一个文件的共享锁可以被多个进程拥有

LOCK_EX：表示创建一个排他锁，在任意时间内，一个文件的排他锁只能被一个进程拥有

LOCK_UN：表示删除该进程创建的锁

LOCK_MAND：它主要是用于共享模式强制锁，它可以与 LOCK_READ 或者 LOCK_WRITE联合起来使用，从而表示是否允许并发的读操作或者并发的写操作

demo

import fcntl
import threading
import time
 
 
def writetoTxt(txtFile):
 id = threading.currentThread().getName()
 with open(txtFile, 'a') as f:
  fcntl.flock(f.fileno(), fcntl.LOCK_EX) #加锁
  print "{0} acquire lock".format(id)
  f.write("write from {0} \r\n".format(id))
  time.sleep(3)
 # 在with块外，文件关闭，自动解锁
 print "{0} exit".format(id)
 
 
for i in range(5):
 myThread = threading.Thread(target=writetoTxt, args=("test.txt",))
 myThread.start()

代码运行期间，控制台将依次打印哪个线程获得了锁，在对文件进行读写。

Thread-1 acquire lock
Thread-1 exit
Thread-2 acquire lock
Thread-2 exit
Thread-3 acquire lock
Thread-3 exit
Thread-5 acquire lock
Thread-5 exit
Thread-4 acquire lock
Thread-4 exit

小结

通过调用

fcntl.flock(f.fileno(), fcntl.LOCK_EX)

对文件加锁，如果有其他线程尝试对test文件加锁，会被阻塞。

当线程执行完毕的时候，锁会自动释放。或者也可以采取主动的方式解锁：调用

fcntl.flock(f.fileno(),fcntl.LOCK_UN)

函数，对文件test解锁

使用线程锁

当多个线程共享一个数据的时候，必须要进行同步的控制，不然会出现不可预期的结果，即 “线程不安全”

线程同步能够保证多个线程安全访问竞争资源，最简单的同步机制是引入互斥锁。

互斥锁为资源引入一个状态：锁定/非锁定。

某个线程要更改共享数据时，先将其锁定，此时资源的状态为“锁定”，其他线程不能更改；

直到该线程释放资源，将资源的状态变成“非锁定”，其他的线程才能再次锁定该资源。

互斥锁保证了每次只有一个线程进行写入操作，从而保证了多线程情况下数据的正确性。

threading模块中定义了Lock类，可以方便的处理锁定：

#创建锁
mutex = threading.Lock()
#锁定
mutex.acquire([timeout])
#解锁
mutex.release()

Demo

使用互斥锁实现上面的例子的代码如下：

import threading
import time
 
def writetoTxt(txtFile):
 id = threading.currentThread().getName()
 mutex.acquire(10)
 with open(txtFile, 'a') as f:
  print "Thread {0} acquire lock".format(id)
  f.write("write from thread {0} \r\n".format(id))
  time.sleep(3)
 mutex.release()
 print "Thread {0} exit".format(id)
 
 
mutex = threading.Lock()
 
for i in range(5):
 myThread = threading.Thread(target=writetoTxt, args=("test.txt",))
 myThread.start()

（上述代码本质上是一个顺序执行的单线程）

结果：

Thread Thread-1 acquire lock
Thread Thread-1 exit
Thread Thread-2 acquire lock
Thread Thread-2 exit
Thread Thread-3 acquire lock
Thread Thread-3 exit
Thread Thread-4 acquire lock
Thread Thread-4 exit
Thread Thread-5 acquire lock
Thread Thread-5 exit

小结

当一个线程调用锁的acquire()方法获得锁时，锁就进入“locked”状态。每次只有一个线程可以获得锁。如果此时另一个线程试图获得这个锁，该线程就会变为“blocked”状态，称为“同步阻塞”。

直到拥有锁的线程调用锁的release()方法释放锁之后，锁进入“unlocked”状态。线程调度程序从处于同步阻塞状态的线程中选择一个来获得锁，并使得该线程进入运行（running）状态。

以上这篇对Python多线程读写文件加锁的实例详解就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。

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