【Python從入門到精通】（二十三）Python threading Local()函數(shù)用法：返回線程局部變量

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本文重點(diǎn)介紹threading Local()函數(shù)的用法。

干貨滿滿，建議，需要用到時(shí)常看看。 小伙伴們?nèi)缬袉栴}及需要，歡迎踴躍留言哦~ ~ ~。

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前言

當(dāng)多線程訪問同一個(gè)公共資源時(shí)，如果涉及到修改該公共資源的操作就可能會(huì)出現(xiàn)由于數(shù)據(jù)不同步導(dǎo)致的線程安全問題。一般情況下我們可以通過給公共資源加互斥鎖的方式來處理該問題。

當(dāng)然，除非必須將多線程使用的資源設(shè)置為公共資源的情況。如果一個(gè)資源不需要在多個(gè)線程之間共享。我們也可以使用Python threading模塊提供的local()方式來避免線程安全問題。

Python threading模塊的local()函數(shù)跟Java中的ThreadLocal類有諸多類似的地方，感興趣的小伙伴可以看下Java版的ThreadLoal第十八篇：ThreadLocal的原理解析以及應(yīng)用場(chǎng)景分析。

local() 函數(shù)是什么？

threading的local()函數(shù)主要是用來封裝公共資源，使得同一個(gè)公共資源在不同線程之間得以隔離。這句話該如何理解呢？舉個(gè)例子說明下！假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)大箱子（相當(dāng)于公共資源），每個(gè)人（相當(dāng)于各個(gè)線程）將自己的手機(jī)放入這個(gè)大箱子里。如果不做任何控制的話，當(dāng)人們從大箱子中取出手機(jī)時(shí)極有可能會(huì)出現(xiàn)取錯(cuò)的情況（找不到自己當(dāng)初放入的手機(jī)）。而使用local()函數(shù)的話，就相當(dāng)于對(duì)這個(gè)大箱子進(jìn)行管理。當(dāng)每個(gè)人放入手機(jī)的時(shí)候做一個(gè)標(biāo)記（比如在手機(jī)上標(biāo)記所有者的姓名）并隔離放置到箱子中。這樣當(dāng)人們從大箱子中取出手機(jī)就能準(zhǔn)確的找到自己當(dāng)初放入的手機(jī)。

調(diào)用local()函數(shù)會(huì)生成一個(gè)ThreadLocal對(duì)象，該對(duì)象是所有線程都能訪問的，就像上面例子中的大箱子。但是，放入到ThreadLocal對(duì)象中的變量則是各個(gè)線程所獨(dú)有的，隨便變量名相同，但是指向的值則是完全不同的。

local()函數(shù)如何用？

local()函數(shù)使用的基本語法是：

import threading local=threading.local()

第一步就是引入threading模塊，第二步就是調(diào)用local()函數(shù)得到全局的Threadlocal對(duì)象。這樣說始終是有點(diǎn)干澀，沒味道。那么就給代碼加點(diǎn)鹽吧。還是從那個(gè)大箱子說起。

1. 不做標(biāo)記，不做隔離

第一個(gè)示例代碼就是所有人將自己的手機(jī)放入大箱子里，不做標(biāo)記，不做隔離。先放入，過一段時(shí)間后再取出。

import threading import time def set_telephone(telephone): global global_telephone global_telephone = telephone print(threading.current_thread().name + " 放入的手機(jī)是", global_telephone) time.sleep(1) get_telephone() def get_telephone(): print(threading.current_thread().name + " 取出的手機(jī)是", global_telephone) if __name__ == '__main__': for i in range(3): thread = threading.Thread(target=set_telephone, name='學(xué)生' + str(i), args=('手機(jī)' + str(i),)) thread.start()

運(yùn)行結(jié)果是：

學(xué)生0 放入的手機(jī)是 手機(jī)0 學(xué)生1 放入的手機(jī)是 手機(jī)1 學(xué)生2 放入的手機(jī)是 手機(jī)2 學(xué)生0 取出的手機(jī)是 手機(jī)2 學(xué)生1 取出的手機(jī)是 手機(jī)2 學(xué)生2 取出的手機(jī)是 手機(jī)2

這里有三個(gè)線程，分別模擬學(xué)生0，學(xué)生1，學(xué)生2 將各種的手機(jī)賦值給一個(gè)全局變量global_telephone（大箱子），然后取全局變量global_telephone中的值。可以看出取出的結(jié)果都變成了手機(jī)2。這顯然沒有達(dá)到我們的預(yù)期結(jié)果。這就是不加控制的后果。

2.使用local()函數(shù)加以控制

使用local()函數(shù)控制的話，就是將全局變量替換成ThreadLoal對(duì)象，由他來管理每個(gè)線程中的值。

import threading import time def set_telephone(telephone): local.telephone = telephone print(threading.current_thread().name + " 放入的手機(jī)是", local.telephone + "\n") time.sleep(1) get_telephone() def get_telephone(): print(threading.current_thread().name + " 取出的手機(jī)是", local.telephone + "\n") if __name__ == '__main__': local = threading.local() for i in range(3): thread = threading.Thread(target=set_telephone, name='學(xué)生' + str(i), args=('手機(jī)' + str(i),)) thread.start()

運(yùn)行結(jié)果是：

學(xué)生0 放入的手機(jī)是 手機(jī)0 學(xué)生1 放入的手機(jī)是 手機(jī)1 學(xué)生2 放入的手機(jī)是 手機(jī)2 學(xué)生1 取出的手機(jī)是 手機(jī)1 學(xué)生0 取出的手機(jī)是 手機(jī)0 學(xué)生2 取出的手機(jī)是 手機(jī)2

可以看出每個(gè)學(xué)生放入的手機(jī)和最終取出的手機(jī)是一致的。那么threading的local()函數(shù)是如何實(shí)現(xiàn)這一效果的呢？我們?cè)谶@里不妨做一個(gè)推理。應(yīng)該是將手機(jī)和它的主人做了一層映射關(guān)系。根據(jù)主人的唯一標(biāo)識(shí)來尋找自己的手機(jī)。

3. 模擬實(shí)現(xiàn)local()的功能，創(chuàng)建一個(gè)箱子

前面我們推測(cè)我們需要定義一個(gè)全局的字典來存放每個(gè)學(xué)生各自放入的手機(jī)，字典的鍵是線程ID，值是指定的鍵值對(duì)。示例代碼如下：

import threading import time global_goods_dict = {} # { # "線程ID":{"telephone":"放入的具體手機(jī)"}, # "線程ID":{"telephone":"放入的具體手機(jī)"}, # "線程ID":{"telephone":"放入的具體手機(jī)"} # # } def set_telephone(telephone): # 獲取線程ID thread_id = threading.get_ident() global_goods_dict[thread_id] = {} global_goods_dict[thread_id]["telephone"] = telephone print(threading.current_thread().name + " 放入的手機(jī)是", telephone) time.sleep(1) get_telephone() def get_telephone(): thread_id = threading.get_ident() print(threading.current_thread().name + " 取出的手機(jī)是", global_goods_dict[thread_id]["telephone"]) if __name__ == '__main__': for i in range(3): thread = threading.Thread(target=set_telephone, name='學(xué)生' + str(i), args=('手機(jī)' + str(i),)) thread.start()

運(yùn)行結(jié)果同上，這里定義了一個(gè)全局的字典global_goods_dict，字典的鍵盤是線程ID，這就保證了每個(gè)線程只能取到自己設(shè)置的數(shù)據(jù)。字典的值同樣是一個(gè)字典。這是因?yàn)橐粋€(gè)線程的要存的值可能不止一個(gè)。這里的global_goods_dict[thread_id]["telephone"] = telephone 就等價(jià)于上例中的local.telephone = telephone。這樣使用雖然能達(dá)到效果，但是使用起來還是有點(diǎn)繁瑣。那么能不能想local()函數(shù)那樣使用起來絲滑呢。

4. 簡(jiǎn)化代碼操作，進(jìn)一步模擬實(shí)現(xiàn)local()函數(shù)

我們可以將全局的global_goods_dict字典用一個(gè)類封裝到一個(gè)類中。讓該類在自動(dòng)的設(shè)置值

class MyBox: box = {} def __setattr__(self, key, value): thread_id = threading.get_ident() # 單元格已存在 if thread_id in MyBox.box: MyBox.box[thread_id][key] = value else: MyBox.box[thread_id] = {key: value} def __getattr__(self, item): thread_id = threading.get_ident() return MyBox.box[thread_id][item] def set_telephone(telephone): myBox.telephone = telephone print(threading.current_thread().name + " 放入的手機(jī)是", myBox.telephone + "\n") time.sleep(1) get_telephone() def get_telephone(): print(threading.current_thread().name + " 取出的手機(jī)是", myBox.telephone + "\n") if __name__ == '__main__': myBox = MyBox() for i in range(3): thread = threading.Thread(target=set_telephone, name='學(xué)生' + str(i), args=('手機(jī)' + str(i),)) thread.start()

運(yùn)行結(jié)果同上。這里通過MyBox類封裝了一個(gè)名為box的字典。該字典的鍵是當(dāng)前線程ID，值是賦值的變量名以及值組成的鍵值對(duì)。當(dāng)執(zhí)行set_telephone方法的myBox.telephone = telephone

，實(shí)際上會(huì)調(diào)用MyBox的__setattr__方法，參數(shù)key是telephone，參數(shù)value是"手機(jī)xx"。當(dāng)調(diào)用myBox.telephone時(shí)實(shí)際上會(huì)調(diào)用__getattr__方法，傳入的參數(shù)item是telephone。取值時(shí)首先獲取當(dāng)前線程ID。

總結(jié)

本文從實(shí)際例子出發(fā)詳細(xì)介紹了threading模塊的local()函數(shù)的使用。

我是碼農(nóng)飛哥，再次感謝您讀完本文。

Python 任務(wù)調(diào)度

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