Python线程之定位与销毁的实现

一、定义线程

Python中可以使用 threading 模块来创建和管理线程。其中，Thread 类是最常用的线程类，可以通过继承该类来自定义线程对象，也可以直接调用 threading.Thread(target=func) 方法来创建线程对象。以下是一个简单的创建线程的示例：

import threading

def hello():
    print("Hello, world!")

t = threading.Thread(target=hello) # 创建线程对象
t.start() # 启动线程

在上述示例中，我们定义了一个名为 hello() 的函数，里面只有一条输出语句。然后，我们通过 threading.Thread(target=hello) 方法来创建了一个线程对象 t。最后，通过 t.start() 方法来启动线程。该程序在执行时会同时输出 "Hello, world!" 和 "MainThread exiting..." 两条语句，因为新线程的执行速度远远超过主线程的退出速度。

二、获取线程对象

在 Python 中，每个线程对象都有一个唯一的标识符（Thread ID），可以通过线程对象的 ident 属性来获取。以下是一个获取线程对象的示例：

import threading

def hello():
    print("Hello, world!")

t = threading.Thread(target=hello)
t.start()

print("Main thread ID is", threading.current_thread().ident)
print("Child thread ID is", t.ident)

在上述示例中，我们创建了一个名为 t 的线程对象，并启动了该线程。然后，我们通过 threading.current_thread() 方法来获取当前线程对象（主线程对象），并输出它的标识符。同时，我们也输出了子线程对象的标识符。

三、线程标识符映射表

在 Python 中，所有线程对象的标识符都存储在 threading._active 虚拟变量中，它是一个字典（dict），键为线程 ID，值为对应的线程对象。以下是一个输出线程标识符映射表的示例：

import threading

def hello():
    print("Hello, world!")

t = threading.Thread(target=hello)
t.start()

for k, v in threading._active.items():
    print("{}: {}".format(k, v))

在上述示例中，我们创建了一个名为 t 的线程对象，并启动了该线程。然后，我们通过遍历 threading._active.items() 方法来输出所有线程对象的标识符和值。

四、找到线程对象

在 Python 中，我们可以通过线程对象的标识符来查找线程对象。以下是一个查找线程对象的示例：

import threading

def hello():
    print("Hello, world!")

t = threading.Thread(target=hello)
t.start()

thread_id = t.ident
for k, v in threading._active.items():
    if k == thread_id:
        print("Find the thread object, ID is", k)
        print("Thread object is", v)
        break

在上述示例中，我们创建了一个名为 t 的线程对象，并启动了该线程。然后，我们通过 t.ident 属性来获取线程对象的标识符，并保存到 thread_id 变量中。接着，我们通过遍历 threading._active.items() 方法来查找线程对象。找到线程对象后，我们输出了线程对象的标识符和值。

五、销毁线程对象

在 Python 中，我们可以使用 threading.Thread 类的 join() 方法来等待线程执行完毕。同时，我们可以使用 threading._cleanup() 方法来销毁所有已经终止的线程对象。以下是一个销毁线程对象的示例：

import threading
import time

def hello():
    time.sleep(2)
    print("Hello, world!")

t = threading.Thread(target=hello)
t.start()

t.join()
threading._cleanup()
print("All threads terminated.")

在上述示例中，我们创建了一个名为 t 的线程对象，并启动了该线程。然后，我们通过 t.join() 方法来等待线程执行完毕。最后，我们使用 threading._cleanup() 方法来销毁所有已经终止的线程对象。在程序执行完毕后，我们输出了一条 "All threads terminated." 的信息。

六、示例说明

1. 使用线程池执行任务

线程池通常用于一次性创建大量的线程，以便执行一组相似的任务。使用线程池可以提高程序的效率，减少线程创建和销毁的开销。以下是一个使用线程池执行任务的示例：

import threading
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor

def calculate_square(x):
    result = x * x
    print("{} squared is {}".format(x, result))
    return result

if __name__ == '__main__':
    with ThreadPoolExecutor(max_workers=3) as executor:
        future1 = executor.submit(calculate_square, 5)
        future2 = executor.submit(calculate_square, 10)
        future3 = executor.submit(calculate_square, 15)

在上述示例中，我们定义了一个名为 calculate_square() 的函数，用于计算给定数字的平方，并输出计算结果。然后，我们使用 ThreadPoolExecutor 类来创建一个最多包含 3 个线程的线程池。接着，我们使用 executor.submit() 方法将任务提交给线程池执行。该程序在执行时会输出以下信息：

5 squared is 25
15 squared is 225
10 squared is 100

说明：我们使用了 Future 对象来追踪任务的状态和结果。调用 executor.submit() 方法时，该方法会返回一个 Future 对象，我们可以通过该对象的 result() 方法来获取任务的计算结果。

1. 定义守护线程

在 Python 中，我们可以通过将线程对象的 daemon 属性设置为 True，来将线程定义为守护线程。守护线程会在主线程结束时自动退出，无需等待其它线程完成任务。以下是一个定义守护线程的示例：

import threading
import time

def hello():
    while True:
        print("Hello, world!")
        time.sleep(1)

t = threading.Thread(target=hello)
t.daemon = True
t.start()

print("Main thread exiting...")

在上述示例中，我们定义了一个死循环的 hello() 函数，用于输出 "Hello, world!"。然后，我们创建了一个名为 t 的线程对象，并将它设置为守护线程。接着，我们启动了该线程，并输出了一条 "Main thread exiting..." 的信息。程序在执行时只会输出 "Hello, world!" 和 "Main thread exiting..." 两条信息，因为守护线程会在主线程退出时自动退出。

说明：程序的执行速度很快，需要手动结束程序才能停止守护线程的输出。