Python多线程中阻塞(join)与锁(Lock)使用误区解析
本文解析Python多线程编程中Thread.join()与Lock的常见误区。指出在循环中混用start和join会导致并发退化为串行，强调应将start与join分置于两个独立循环。同时通过实验验证单核CPU下非原子操作count=count+1的线程不安全，演示正确加锁方式及全局锁共享的重要性，避免在子类内部创建锁导致并发失效。
关于阻塞主线程
Thread.join()的错误用法
Thread.join() 的作用在于阻塞主线程，即当子线程尚未执行完毕时，主线程会暂停等待其返回，随后再继续执行后续代码。
join不能与start在同一个循环中连用。以下为错误代码示例，该代码创建了5个线程，随后通过一个循环依次激活线程，并在激活后立即调用join阻塞主线程。
threads = [Thread() for i in range(5)] for thread in threads: thread.start() thread.join()
执行过程分析如下：
1. 在第一次循环中，主线程通过start函数激活线程1，线程1开始进行计算。2. 由于start函数是非阻塞的，在线程1进行运算的同时，主线程继续向下执行join函数。3. 执行join之后，主线程被线程1阻塞，在线程1返回结果之前，主线程无法执行下一轮循环。4. 当线程1计算完成后，解除对主线程的阻塞。5. 主线程进入下一轮循环，激活线程2并再次被其阻塞……
如此往复，可以看出，本来应该并发执行的五个线程，在这里变成了顺序队列，执行效率与单线程无异。
Thread.join()的正确用法
使用两个独立的循环分别处理start和join函数，即可实现真正的并发执行。
threads = [Thread() for i in range(5)] for thread in threads: thread.start() for thread in threads: thread.join()
使用time.sleep代替join进行调试
之前在一些项目中看到过这样的代码，使用time.sleep代替join手动阻塞主线程。在所有子线程返回之前，主线程陷入无限循环而不能退出。
for thread in threads: thread.start() while 1: if thread_num == 0: break time.sleep(0.01)
关于线程锁(threading.Lock)
单核CPU配合PIL是否还需要加锁？
非原子操作 count = count + 1 理论上是线程不安全的。使用3个线程同时执行上述操作改变全局变量count的值，并查看程序执行结果。如果结果正确，则表示未出现线程冲突。
使用以下代码进行测试
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
count = 0
class Counter(threading.Thread):
def __init__(self, name):
self.thread_name = name
super(Counter, self).__init__(name=name)
def run(self):
global count
for i in xrange(100000):
count = count + 1
counters = [Counter('thread:%s' % i) for i in range(5)]
for counter in counters:
counter.start()
time.sleep(5)
print 'count=%s' % count
运行结果：
count=275552
事实上每次运行结果都不相同且不正确，这证明即使在单核CPU+PIL环境下，仍无法保证线程安全，需要加锁。
加锁后的正确代码示例：
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
count = 0
lock = threading.Lock()
class Counter(threading.Thread):
def __init__(self, name):
self.thread_name = name
self.lock = threading.Lock()
super(Counter, self).__init__(name=name)
def run(self):
global count
global lock
for i in xrange(100000):
lock.acquire()
count = count + 1
lock.release()
counters = [Counter('thread:%s' % i) for i in range(5)]
for counter in counters:
counter.start()
time.sleep(5)
print 'count=%s' % count
结果：
count=500000
注意锁的全局性
这是一个简单的Python语法问题，但在逻辑复杂时有可能被忽略。要保证锁对于多个子线程来说是共用的，即不要在Thread的子类内部创建锁。
以下为错误代码示例
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
count = 0
# lock = threading.Lock() # 正确的声明位置
class Counter(threading.Thread):
def __init__(self, name):
self.thread_name = name
self.lock = threading.Lock() # 错误的声明位置
super(Counter, self).__init__(name=name)
def run(self):
global count
for i in xrange(100000):
self.lock.acquire()
count = count + 1
self.lock.release()
counters = [Counter('thread:%s' % i) for i in range(5)]
for counter in counters:
print counter.thread_name
counter.start()
time.sleep(5)
print 'count=%s' % count
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