Cabaran pengaturcaraan serentak dalam Python: melawan kebuntuan dan keadaan perlumbaan

Kebuntuan

MatiKunci merujuk kepada berbilang benang menunggu antara satu sama lain untuk mendapatkan sumber, sekali gus membentuk gelung yang akhirnya menyebabkan semua utas tersekat. Dalam python, kebuntuan biasanya berlaku apabila berbilang kunci atau mutex dikunci dalam susunan yang salah.

Contoh:

import threading

# 两个线程共享两个锁
lock1 = threading.Lock()
lock2 = threading.Lock()

def thread1_func():
lock1.acquire()
lock2.acquire()
# 做一些操作
lock2.release()
lock1.release()

def thread2_func():
lock2.acquire()
lock1.acquire()
# 做一些操作
lock1.release()
lock2.release()

# 创建和启动两个线程
thread1 = threading.Thread(target=thread1_func)
thread2 = threading.Thread(target=thread2_func)
thread1.start()
thread2.start()

Menyelesaikan kebuntuan:

Kunci untuk menyelesaikan kebuntuan adalah memastikan benang sentiasa memperoleh kunci dalam susunan yang sama. Ini boleh dicapai menggunakan ciri penguncian bersarang kunci.

def thread1_func():
with lock1, lock2:
# 做一些操作

def thread2_func():
with lock1, lock2:
# 做一些操作

Syarat perlumbaan

Keadaan perlumbaan merujuk kepada berbilang rangkaian yang mengakses data yang dikongsi pada masa yang sama, mengakibatkan kerosakan atau ketidakkonsistenan data. Dalam Python, keadaan perlumbaan selalunya disebabkan oleh pembolehubah kongsi yang tidak dilindungi.

Contoh:

import threading

# 共享变量
counter = 0

def increment_counter():
global counter
counter += 1

# 创建和启动多个线程
threads = []
for i in range(10):
thread = threading.Thread(target=increment_counter)
threads.append(thread)

for thread in threads:
thread.start()

for thread in threads:
thread.join()

print(counter)# 可能不会准确地为 10

Menyelesaikan syarat perlumbaan:

Cara paling biasa untuk menyelesaikan keadaan perlumbaan ialah menggunakan kunci atau mutex untuk melindungi data yang dikongsi.

import threading

# 共享变量
counter = 0
lock = threading.Lock()

def increment_counter():
global counter

with lock:
counter += 1

# 创建和启动多个线程
threads = []
for i in range(10):
thread = threading.Thread(target=increment_counter)
threads.append(thread)

for thread in threads:
thread.start()

for thread in threads:
thread.join()

print(counter)# 将准确地为 10

Cabaran pengaturcaraan serentak lain

Selain kebuntuan dan keadaan perlumbaan, Pengaturcaraan serentak dalam Python juga mungkin menghadapi kesukaran lain, termasuk:

• Pengesanan jalan buntu: Gunakan alat (cth. pembuangan benang) atau laksanakan pengesanan jalan buntu anda sendiri algoritma.
• Perlumbaan data: Elak perlumbaan data melalui penggunaan kunci yang teliti atau struktur data tanpa kunci seperti pembolehubah atom.
• Perbalahan peralihan negeri: Gunakan peristiwa atau semafor untuk menyelaraskan peralihan keadaan untuk mengelakkan berbilang rangkaian bersaing untuk sumber yang sama.
• Kebocoran sumber: Pastikan kunci atau sumber lain dilepaskan dengan betul selepas digunakan untuk mengelakkan kebocoran memori.

Kesimpulan

Menguasai cabaran concurrency pengaturcaraan dalam Python adalah penting untuk menulis aplikasi yang mantap dan berskala. Dengan memahami kebuntuan, keadaan perlumbaan dan cara untuk menyelesaikan isu ini, pembangun boleh mencipta aplikasi serentak yang boleh dipercayai dan cekap.

Atas ialah kandungan terperinci Cabaran pengaturcaraan serentak dalam Python: melawan kebuntuan dan keadaan perlumbaan. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!