"threading" --- 基于线程的并行
******************************

**源代码:** Lib/threading.py

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这个模块在低层级的 "_thread" 模块之上构造了高层级的线程接口。

Availability: not WASI.

此模块在 WebAssembly 平台上无效或不可用。 请参阅 WebAssembly 平台 了解
详情。


引言
====

"threading" 模块提供了一种在单个进程内部并发地运行多个 线程 (从进程分
出的更小单位) 的方式。 它允许创建和管理线程，以便能够平行地执行多个任
务，并共享内存空间。 线程特别适用于 I/O 密集型的任务，如文件操作或发送
网络请求，在此类任务中大部分时间都会消耗于等待外部资源。

典型的 "threading" 使用场景包括管理一个工作线程池来并发地处理多个任务
。 下面是一个使用 "Thread" 创建并启动线程的简单示例:

   import threading
   import time

   def crawl(link, delay=3):
       print(f"crawl started for {link}")
       time.sleep(delay)  # 阻塞 I/O (模拟网络请求)
       print(f"crawl ended for {link}")

   links = [
       "https://python.org",
       "https://docs.python.org",
       "https://peps.python.org",
   ]

   # 针对每个链接启动线程
   threads = []
   for link in links:
       # 使用 `args` 传入位置参数并使用 `kwargs` 传入关键字参数
       t = threading.Thread(target=crawl, args=(link,), kwargs={"delay": 2})
       threads.append(t)

   # 启动每个线程
   for t in threads:
       t.start()

   # 等待所有线程结束
   for t in threads:
       t.join()

在 3.7 版本发生变更: 这个模块曾经为可选项，但现在总是可用。

参见:

  "concurrent.futures.ThreadPoolExecutor" 提供了一个高层级接口用来向后
  台线程推送任务而不会阻塞调用方线程的执行，同时仍然能够在需要时获取任
  务的结果。

  "queue" 提供了一个线程安全的接口用来在运行中的线程之间交换数据。

  "asyncio" 提供了一个替代方式用来实现任务层级的并发而不要求使用多个操
  作系统线程。

备注:

  在 Python 2.x 系列中，此模块包含有某些方法和函数 "camelCase" 形式的
  名称。 它们在 Python 3.10 中已弃用，但为了与 Python 2.5 及更旧版本的
  兼容性而仍受到支持。

在 CPython 中，由于存在 *全局解释器锁*，同一时刻只有一个线程可以执行
Python 代码（虽然某些性能导向的库可能会去除此限制）。 如果你想让你的应
用更好地利用多核心计算机的计算资源，推荐你使用 "multiprocessing" 或
"concurrent.futures.ProcessPoolExecutor"。 但是，如果你想要同时运行多
个 I/O 密集型任务，则多线程仍然是一个合适的模型。


GIL 和性能的考量
================

与使用多个进程来绕过 *global interpreter lock* (GIL) 的
"multiprocessing" 模块不同，threading 模块是在单个进程内部操作的，这意
味着所有线程共享相同的内存空间。 不过，对于 CPU 密集型任务来说 GIL 会
限制 threading 带来的性能提升，因为在同一时刻只有一个线程能执行 Python
字节码。 尽管如此，在许多场景中线程仍然是实现并发的有用工具。

对于 Python 3.13，实验性的 *自由线程* 构建版可以禁用 GIL，启用真正的线
程并行执行，但此特性在默认情况下不可用 (参见 **PEP 703**)。


参考
====

这个模块定义了以下函数：

threading.active_count()

   返回当前存活的 "Thread" 对象的数量。 返回值与 "enumerate()" 所返回
   的列表长度一致。

   函数 "activeCount" 是此函数的已弃用别名。

threading.current_thread()

   返回当前 "Thread" 对象，与调用方的控制线程。 如果调用方的控制线程不
   是通过 "threading" 模块创建的，则会返回一个功能受限的假线程对象。

   函数 "currentThread" 是此函数的已弃用别名。

threading.excepthook(args, /)

   处理由 "Thread.run()" 引发的未捕获异常。

   *args* 参数具有以下属性:

   * *exc_type*: 异常类型

   * *exc_value*: 异常值，可以是 "None".

   * *exc_traceback*: 异常回溯，可以是 "None".

   * *thread*: 引发异常的线程，可以为 "None"。

   如果 *exc_type* 为 "SystemExit"，则异常会被静默地忽略。 在其他情况
   下，异常将被打印到 "sys.stderr"。

   如果此函数引发了异常，则会调用 "sys.excepthook()" 来处理它。

   "threading.excepthook()" 可以被重载以控制由 "Thread.run()" 引发的未
   捕获异常的处理方式。

   使用定制钩子存放 *exc_value* 可能会创建引用循环。 它应当在不再需要
   异常时被显式地清空以打破引用循环。

   如果一个对象正在被销毁，那么使用自定义的钩子储存 *thread* 可能会将
   其复活。请在自定义钩子生效后避免储存 *thread*，以避免对象的复活。

   参见: "sys.excepthook()" 处理未捕获的异常。

   Added in version 3.8.

threading.__excepthook__

   保存 "threading.excepthook()" 的原始值。 它被保存以便在原始值碰巧被
   已损坏或替代对象所替换的情况下可被恢复。

   Added in version 3.10.

threading.get_ident()

   返回当前线程的 “线程标识符”。它是一个非零的整数。它的值没有直接含义
   ，主要是用作 magic cookie，比如作为含有线程相关数据的字典的索引。线
   程标识符可能会在线程退出，新线程创建时被复用。

   Added in version 3.3.

threading.get_native_id()

   返回内核分配给当前线程的原生集成线程 ID。 这是一个非负整数。 它的值
   可被用来在整个系统中唯一地标识这个特定线程（直到线程终结，在那之后
   该值可能会被 OS 回收再利用）。

   Availability: Windows, FreeBSD, Linux, macOS, OpenBSD, NetBSD, AIX,
   DragonFlyBSD, GNU/kFreeBSD.

   Added in version 3.8.

   在 3.13 版本发生变更: 增加了对 GNU/kFreeBSD 的支持。

threading.enumerate()

   返回当前所有存活的 "Thread" 对象的列表。 该列表包括守护线程以及
   "current_thread()" 创建的空线程。 它不包括已终结的和尚未开始的线程
   。 但是，主线程将总是结果的一部分，即使是在已终结的时候。

threading.main_thread()

   返回主 "Thread" 对象。一般情况下，主线程是Python解释器开始时创建的
   线程。

   Added in version 3.4.

threading.settrace(func)

   为所有从 "threading" 模块启动的线程设置追踪函数，在每个线程的
   "run()" 方法被调用前，*func* 会被传递给 "sys.settrace()"。

threading.settrace_all_threads(func)

   为从 "threading" 模块启动的所有线程以及当前正在执行的所有 Python 线
   程设置追踪函数。

   *func* 将为每个线程传递给  "sys.settrace()"，在其 "run()" 方法被调
   用之前。

   Added in version 3.12.

threading.gettrace()

   返回由 "settrace()" 设置的跟踪函数。

   Added in version 3.10.

threading.setprofile(func)

   为从 "threading" 模块启动的所有线程设置性能分析函数。 在每个线程的
   "run()" 方法被调用前，*func* 会被传递给 "sys.setprofile()"。

threading.setprofile_all_threads(func)

   为从 "threading" 模块启动的所有线程和当前正在执行和的所有 Python 线
   程设置性能分析函数。

   *func* 将为每个线程传递给 "sys.setprofile()"，在其 "run()" 方法被调
   用之前。

   Added in version 3.12.

threading.getprofile()

   返回由 "setprofile()" 设置的性能分析函数。

   Added in version 3.10.

threading.stack_size([size])

   返回创建线程时使用的堆栈大小。可选参数 *size* 指定之后新建的线程的
   堆栈大小，而且一定要是0（根据平台或者默认配置）或者最小是
   32,768(32KiB)的一个正整数。如果 *size* 没有指定，默认是0。如果不支
   持改变线程堆栈大小，会抛出 "RuntimeError" 错误。如果指定的堆栈大小
   不合法，会抛出 "ValueError" 错误并且不会修改堆栈大小。32KiB是当前最
   小的能保证解释器有足够堆栈空间的堆栈大小。需要注意的是部分平台对于
   堆栈大小会有特定的限制，例如要求大于32KiB的堆栈大小或者需要根据系统
   内存页面的整数倍进行分配 - 应当查阅平台文档有关详细信息（4KiB页面比
   较普遍，在没有更具体信息的情况下，建议的方法是使用4096的倍数作为堆
   栈大小）。

   Availability: Windows, pthreads.

   带有 POSIX 线程支持的 Unix 平台。

这个模块同时定义了以下常量：

threading.TIMEOUT_MAX

   阻塞函数（ "Lock.acquire()", "RLock.acquire()", "Condition.wait()",
   ...）中形参 *timeout* 允许的最大值。传入超过这个值的 timeout 会抛出
   "OverflowError" 异常。

   Added in version 3.2.

这个模块定义了许多类，详见以下部分。

该模块的设计基于 Java的线程模型。 但是，在Java里面，锁和条件变量是每个
对象的基础特性，而在Python里面，这些被独立成了单独的对象。 Python 的
"Thread" 类只是 Java 的 Thread 类的一个子集；目前还没有优先级，没有线
程组，线程还不能被销毁、停止、暂停、恢复或中断。 Java 的 Thread 类的静
态方法在实现时会映射为模块级函数。

下述方法的执行都是原子性的。


线程局部数据
------------

线程局部数据是指具有线程专属值的数据。 如果你希望某些数据是线程局部数
据，则创建一个 "local" 对象并使用其属性:

   >>> mydata = local()
   >>> mydata.number = 42
   >>> mydata.number
   42

你也可以访问 "local" 对象的字典:

   >>> mydata.__dict__
   {'number': 42}
   >>> mydata.__dict__.setdefault('widgets', [])
   []
   >>> mydata.widgets
   []

如果我们在另一个线程中访问此数据:

   >>> log = []
   >>> def f():
   ...     items = sorted(mydata.__dict__.items())
   ...     log.append(items)
   ...     mydata.number = 11
   ...     log.append(mydata.number)

   >>> import threading
   >>> thread = threading.Thread(target=f)
   >>> thread.start()
   >>> thread.join()
   >>> log
   [[], 11]

我们将得到不同的数据。 此外，在其他线程中进行的修改也不会影响在本线程
中看到的数据:

   >>> mydata.number
   42

当然，你从 "local" 对象获取的值，包括其 "__dict__" 属性，都只针对属性
被读取时的当前线程。 出于此理由，通常你不会跨线程保存这些值，因为它们
仅适用于它们所在的线程。

你可以通过子类化 "local" 类来创建自定义的 "local" 对象:

   >>> class MyLocal(local):
   ...     number = 2
   ...     def __init__(self, /, **kw):
   ...         self.__dict__.update(kw)
   ...     def squared(self):
   ...         return self.number ** 2

这适用于提供默认值、方法和初始化支持。 请注意如果你定义了 "__init__()"
方法，则每当该 "local" 对象在不同线程中被使用时都将调用它。 这对于初始
化每个线程的字典是必要的。

现在如果我们创建一个 "local" 对象:

   >>> mydata = MyLocal(color='red')

我们将有一个默认的 number 值:

   >>> mydata.number
   2

一个初始的 color 值:

   >>> mydata.color
   'red'
   >>> del mydata.color

以及一个操作数据的方法:

   >>> mydata.squared()
   4

像之前一样，我们可以在不同的线程中访问该数据:

   >>> log = []
   >>> thread = threading.Thread(target=f)
   >>> thread.start()
   >>> thread.join()
   >>> log
   [[('color', 'red')], 11]

而不会影响本线程的数据:

   >>> mydata.number
   2
   >>> mydata.color
   Traceback (most recent call last):
   ...
   AttributeError: 'MyLocal' object has no attribute 'color'

请注意子类可以定义 *__slots__*，但它们不是线程局部对象。 它们会跨线程
共享:

   >>> class MyLocal(local):
   ...     __slots__ = 'number'

   >>> mydata = MyLocal()
   >>> mydata.number = 42
   >>> mydata.color = 'red'

因此，不同的线程:

   >>> thread = threading.Thread(target=f)
   >>> thread.start()
   >>> thread.join()

会影响我们的值:

   >>> mydata.number
   11

class threading.local

   一个代表线程本地数据的类。


线程对象
--------

"Thread" 类代表一个在独立控制线程中运行的活动。 指定活动有两种方式：向
构造器传递一个可调用对象，或在子类中重载 "run()" 方法。 其他方法不应在
子类中重载（除了构造器）。 换句话说，*只能* 重载这个类的 "__init__()"
和 "run()" 方法。

当线程对象一旦被创建，其活动必须通过调用线程的 "start()" 方法开始。 这
会在独立的控制线程中唤起 "run()" 方法。

一旦线程活动开始，该线程会被认为是 '存活的' 。当它的 "run()" 方法终结
了（不管是正常的还是抛出未被处理的异常），就不是'存活的'。
"is_alive()" 方法用于检查线程是否存活。

其他线程可以调用一个线程的 "join()" 方法。这会阻塞调用该方法的线程，直
到被调用 "join()" 方法的线程终结。

线程有名字。名字可以传递给构造函数，也可以通过 "name" 属性读取或者修改
。

如果 "run()" 方法引发了异常，则会调用 "threading.excepthook()" 来处理
它。 在默认情况下，"threading.excepthook()" 会静默地忽略 "SystemExit"
。

一个线程可以被标记成一个“守护线程”。 这个标识的意义是，当剩下的线程都
是守护线程时，整个 Python 程序将会退出。 初始值继承于创建线程。 这个标
识可以通过 "daemon" 特征属性或者 *daemon* 构造器参数来设置。

备注:

  守护线程在程序关闭时会突然关闭。他们的资源（例如已经打开的文档，数据
  库事务等等）可能没有被正确释放。如果你想你的线程正常停止，设置他们成
  为非守护模式并且使用合适的信号机制，例如： "Event"。

有个 "主线程" 对象；这对应Python程序里面初始的控制线程。它不是一个守护
线程。

创建“虚拟线程对象”是有可能的。 它们是与“外部线程”相对应 的线程对象，是
在 threading 模块之外启动的控制线程，例如直接来自 C 代码。 虚拟线程对
象的功能是受限的；它们总是会被视为处于激活和守护状态，且无法被 合并。
它们绝不会被删除，因为检测外部线程的终结是不可能做到的。

class threading.Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None)

   应当始终使用关键字参数调用此构造函数。 参数如下：

   *group* 应为 "None"；保留给将来实现 "ThreadGroup" 类的扩展使用。

   *target* 是用于 "run()" 方法调用的可调用对象。默认是 "None"，表示不
   需要调用任何方法。

   *name* 是线程名称。 在默认情况下，会以 "Thread-*N*" 的形式构造唯一
   名称，其中 *N* 为一个较小的十进制数值，或是 "Thread-*N* (target)"
   的形式，其中 "target" 为 "target.__name__"，如果指定了 *target* 参
   数的话。

   *args* 是用于唤起目标函数的参数列表或元组。 默认为 "()"。

   *kwargs* 是用于调用目标函数的关键字参数字典。默认是 "{}"。

   如果不是 "None"，*daemon* 参数将显式地设置该线程是否为守护模式。 如
   果是 "None" (默认值)，线程将继承当前线程的守护模式属性。

   如果子类型重载了构造函数，它一定要确保在做任何事前，先唤起基类构造
   器("Thread.__init__()")。

   在 3.3 版本发生变更: 增加了 *daemon* 形参。

   在 3.10 版本发生变更: 使用 *target* 名称，如果 *name* 参数被省略的
   话。

   start()

      开始线程活动。

      它在一个线程里最多只能被调用一次。 它安排对象的 "run()" 方法在一
      个独立的控制线程中被调用。

      如果同一个线程对象中调用这个方法的次数大于一次，会抛出
      "RuntimeError" 。

   run()

      代表线程活动的方法。

      你可以在子类型里重载这个方法。 标准的 "run()" 方法会对作为
      *target* 参数传递给该对象构造器的可调用对象（如果存在）被唤起，
      并附带从 *args* 和 *kwargs* 参数分别获取的位置和关键字参数。

      使用列表或元组作为传给 "Thread" 的 *args* 参数可以达成同样的效果
      。

      示例：

         >>> from threading import Thread
         >>> t = Thread(target=print, args=[1])
         >>> t.run()
         1
         >>> t = Thread(target=print, args=(1,))
         >>> t.run()
         1

   join(timeout=None)

      等待，直到线程终结。这会阻塞调用这个方法的线程，直到被调用
      "join()" 的线程终结 -- 不管是正常终结还是抛出未处理异常 -- 或者
      直到发生超时，超时选项是可选的。

      当 *timeout* 参数存在而且不是 "None" 时，它应该是一个用于指定操
      作超时的以秒为单位的浮点数（或者分数）。因为 "join()" 总是返回
      "None" ，所以你一定要在 "join()" 后调用 "is_alive()" 才能判断是
      否发生超时 -- 如果线程仍然存活，则 "join()" 超时。

      当 *timeout* 参数不存在或者是 "None" ，这个操作会阻塞直到线程终
      结。

      一个线程可以被合并多次。

      如果尝试加入当前线程会导致死锁， "join()" 会引起 "RuntimeError"
      异常。如果尝试 "join()" 一个尚未开始的线程，也会抛出相同的异常。

   name

      只用于识别的字符串。它没有语义。多个线程可以赋予相同的名称。 初
      始名称由构造函数设置。

   getName()
   setName()

      已被弃用的 "name" 的取值/设值 API；请改为直接以特征属性方式使用
      它。

      自 3.10 版本弃用.

   ident

      这个线程的 '线程标识符'，如果线程尚未开始则为 "None" 。这是个非
      零整数。参见  "get_ident()" 函数。当一个线程退出而另外一个线程被
      创建，线程标识符会被复用。即使线程退出后，仍可得到标识符。

   native_id

      此线程的线程 ID ("TID")，由 OS (内核) 分配。 这是一个非负整数，
      或者如果线程还未启动则为 "None"。 请参阅 "get_native_id()" 函数
      。 这个值可被用来在全系统范围内唯一地标识这个特定线程 (直到线程
      终结，在那之后该值可能会被 OS 回收再利用)。

      备注:

        类似于进程 ID，线程 ID 的有效期（全系统范围内保证唯一）将从线
        程被创建开始直到线程被终结。

      Availability: Windows, FreeBSD, Linux, macOS, OpenBSD, NetBSD,
      AIX, DragonFlyBSD.

      Added in version 3.8.

   is_alive()

      返回线程是否存活。

      当 "run()" 方法刚开始直到 "run()" 方法刚结束，这个方法返回
      "True" 。模块函数 "enumerate()" 返回包含所有存活线程的列表。

   daemon

      一个布尔值，表示这个线程是否是一个守护线程（"True"）或不是（
      "False"）。 这个值必须在调用 "start()" 之前设置，否则会引发
      "RuntimeError" 。它的初始值继承自创建线程；主线程不是一个守护线
      程，因此所有在主线程中创建的线程默认为 "daemon" = "False"。

      当没有存活的非守护线程时，整个Python程序才会退出。

   isDaemon()
   setDaemon()

      已被弃用的 "daemon" 的取值/设值 API；请改为直接以特征属性方式使
      用它。

      自 3.10 版本弃用.


锁对象
------

原始锁是一个在锁定时不属于特定线程的同步基元组件。在Python中，它是能用
的最低级的同步基元组件，由 "_thread"  扩展模块直接实现。

原始锁处于 "锁定" 或者 "非锁定" 两种状态之一。它被创建时为非锁定状态。
它有两个基本方法， "acquire()" 和 "release()" 。当状态为非锁定时，
"acquire()"  将状态改为 锁定 并立即返回。当状态是锁定时， "acquire()"
将阻塞至其他线程调用 "release()"  将其改为非锁定状态，然后 "acquire()"
调用重置其为锁定状态并返回。  "release()" 只在锁定状态下调用； 它将状
态改为非锁定并立即返回。如果尝试释放一个非锁定的锁，则会引发
"RuntimeError"  异常。

锁同样支持 上下文管理协议。

当多个线程在 "acquire()" 等待状态转变为未锁定被阻塞，然后 "release()"
重置状态为未锁定时，只有一个线程能继续执行；至于哪个等待线程继续执行没
有定义，并且会根据实现而不同。

所有方法的执行都是原子性的。

class threading.Lock

   实现原始锁对象的类。一旦一个线程获得一个锁，会阻塞随后尝试获得锁的
   线程，直到它被释放；任何线程都可以释放它。

   在 3.13 版本发生变更: 现在 "Lock" 是一个类。 在更早的 Python 版本中
   ，"Lock" 是一个返回下层私有锁类型的实例的工厂函数。

   acquire(blocking=True, timeout=-1)

      可以阻塞或非阻塞地获得锁。

      当调用时参数 *blocking* 设置为 "True" （缺省值），阻塞直到锁被释
      放，然后将锁锁定并返回 "True" 。

      在参数 *blocking* 被设置为 "False" 的情况下调用，将不会发生阻塞
      。如果调用时 *blocking* 设为 "True" 会阻塞，并立即返回 "False"
      ；否则，将锁锁定并返回 "True"。

      当参数 *timeout* 使用设置为正值的浮点数调用时，最多阻塞
      *timeout* 指定的秒数，在此期间锁不能被获取。设置 *timeout* 参数
      为  "-1" specifies an unbounded wait. It is forbidden to specify
      a *timeout* when *blocking* is "False" 。

      如果成功获得锁，则返回 "True"，否则返回 "False" (例如发生 *超时*
      的时候)。

      在 3.2 版本发生变更: 新的 *timeout* 形参。

      在 3.2 版本发生变更: 现在如果底层线程实现支持，则可以通过POSIX上
      的信号中断锁的获取。

   release()

      释放一个锁。这个方法可以在任何线程中调用，不单指获得锁的线程。

      当锁被锁定，将它重置为未锁定，并返回。如果其他线程正在等待这个锁
      解锁而被阻塞，只允许其中一个允许。

      当在未锁定的锁上唤起时，会引发 "RuntimeError"。

      没有返回值。

   locked()

      当锁被获取时，返回 "True"。


RLock 对象
----------

重入锁是一个可以被同一个线程多次获取的同步基元组件。在内部，它在基元锁
的锁定/非锁定状态上附加了 "所属线程" 和 "递归等级" 的概念。在锁定状态
下，某些线程拥有锁 ； 在非锁定状态下， 没有线程拥有它。

线程调用锁的 "acquire()" 方法来锁定它，并调用 "release()" 方法来解锁。

备注:

  重入型锁支持 上下文管理协议，因此推荐使用 "with" 而不是手动调用
  "acquire()" 和 "release()" 来针对一个代码块处理锁的获取和释放。

RLock 的 "acquire()"/"release()" 调用对可以嵌套，这不同于 Lock 的
"acquire()"/"release()"。 只有最终的 "release()" (最外面一对的
"release()") 会将锁重置为已解锁状态并允许在 "acquire()" 中被阻塞的其他
线程继续执行。

"acquire()"/"release()" 必须成对使用：每个 acquire 必须在获取锁的线程
中有对应的 release。 如果锁调用 release 的次数未能与 acquire 的次数一
致则会导致死锁。

class threading.RLock

   此类实现了重入锁对象。重入锁必须由获取它的线程释放。一旦线程获得了
   重入锁，同一个线程再次获取它将不阻塞；线程必须在每次获取它时释放一
   次。

   需要注意的是 "RLock" 其实是一个工厂函数，返回平台支持的具体递归锁类
   中最有效的版本的实例。

   acquire(blocking=True, timeout=-1)

      可以阻塞或非阻塞地获得锁。

      参见:

        将 RLock 用作上下文管理器
           在大多数场合下相比手动的 "acquire()" 和 "release()" 调用更
           为推荐。

      当被唤起时将 *blocking* 参数设为 "True" (默认值):

         * 如无任何线程持有锁，则获取锁并立即返回。

         * 如有其他线程持有锁，则阻塞执行直至能够获取锁，或直至
           *timeout*，如果将其设为一个正浮点数值的话。

         * 如同一线程持有锁，则再次获取该锁，并立即返回。 这是 "Lock"
           和 "RLock" 之间的区别；"Lock" 将以与之前相同的方式处理此情
           况，即阻塞执行直至能够获取锁。

      当被唤起时将 *blocking* 参数设为 "False":

         * 如无任何线程持有锁，则获取锁并立即返回。

         * 如有其他线程持有锁，则立即返回。

         * 如同一线程持有锁，则再次获取该锁并立即返回。

      在所有情况下，如果线程能够获取锁，则返回 "True"。 如果线程不能获
      取锁（即未阻塞执行或达到超时限制）则返回 "False"。

      如果被多次调用，则未能调用相同次数的 "release()" 可能导致死锁。
      请考虑将 "RLock" 用作上下文管理器而不是直接调用 acquire/release
      。

      在 3.2 版本发生变更: 新的 *timeout* 形参。

   release()

      释放锁，自减递归等级。如果减到零，则将锁重置为非锁定状态(不被任
      何线程拥有)，并且，如果其他线程正被阻塞着等待锁被解锁，则仅允许
      其中一个线程继续。如果自减后，递归等级仍然不是零，则锁保持锁定，
      仍由调用线程拥有。

      只有在调用方线程持有锁时才能调用此方法。 如果在未获取锁的情况下
      调用此方法则会引发 "RuntimeError"。

      没有返回值。


Condition 对象
--------------

条件变量总是与某种类型的锁对象相关联，锁对象可以通过传入获得，或者在缺
省的情况下自动创建。当多个条件变量需要共享同一个锁时，传入一个锁很有用
。锁是条件对象的一部分，你不必单独地跟踪它。

条件变量遵循 上下文管理协议 ：使用 "with" 语句会在它包围的代码块内获取
关联的锁。  "acquire()" 和 "release()" 方法也能调用关联锁的相关方法。

其它方法必须在持有关联的锁的情况下调用。 "wait()" 方法释放锁，然后阻塞
直到其它线程调用 "notify()" 方法或 "notify_all()" 方法唤醒它。一旦被唤
醒， "wait()" 方法重新获取锁并返回。它也可以指定超时时间。

The "notify()" method wakes up one of the threads waiting for the
condition variable, if any are waiting.  The "notify_all()" method
wakes up all threads waiting for the condition variable.

注意： "notify()" 方法和 "notify_all()" 方法并不会释放锁，这意味着被唤
醒的线程不会立即从它们的 "wait()" 方法调用中返回，而是会在调用了
"notify()" 方法或 "notify_all()" 方法的线程最终放弃了锁的所有权后返回
。

使用条件变量的典型编程风格是将锁用于同步某些共享状态的权限，那些对状态
的某些特定改变感兴趣的线程，它们重复调用 "wait()" 方法，直到看到所期望
的改变发生；而对于修改状态的线程，它们将当前状态改变为可能是等待者所期
待的新状态后，调用 "notify()" 方法或者 "notify_all()" 方法。例如，下面
的代码是一个通用的无限缓冲区容量的生产者-消费者情形：

   # 消费一个条目
   with cv:
       while not an_item_is_available():
           cv.wait()
       get_an_available_item()

   # 生产一个条目
   with cv:
       make_an_item_available()
       cv.notify()

使用 "while" 循环检查所要求的条件成立与否是有必要的，因为 "wait()" 方
法可能要经过不确定长度的时间后才会返回，而此时导致 "notify()" 方法调用
的那个条件可能已经不再成立。这是多线程编程所固有的问题。 "wait_for()"
方法可自动化条件检查，并简化超时计算。

   # 消费一个条目
   with cv:
       cv.wait_for(an_item_is_available)
       get_an_available_item()

选择 "notify()" 还是 "notify_all()" ，取决于一次状态改变是只能被一个还
是能被多个等待线程所用。例如在一个典型的生产者-消费者情形中，添加一个
项目到缓冲区只需唤醒一个消费者线程。

class threading.Condition(lock=None)

   实现条件变量对象的类。一个条件变量对象允许一个或多个线程在被其它线
   程所通知之前进行等待。

   如果给出了非 "None" 的 *lock* 参数，则它必须为 "Lock" 或者 "RLock"
   对象，并且它将被用作底层锁。否则，将会创建新的 "RLock" 对象，并将其
   用作底层锁。

   在 3.3 版本发生变更: 从工厂函数变为类。

   acquire(*args)

      请求底层锁。此方法调用底层锁的相应方法，返回值是底层锁相应方法的
      返回值。

   release()

      释放底层锁。此方法调用底层锁的相应方法。没有返回值。

   wait(timeout=None)

      等待直到被通知或发生超时。如果线程在调用此方法时没有获得锁，将会
      引发 "RuntimeError" 异常。

      这个方法释放底层锁，然后阻塞，直到在另外一个线程中调用同一个条件
      变量的 "notify()" 或 "notify_all()" 唤醒它，或者直到可选的超时发
      生。一旦被唤醒或者超时，它重新获得锁并返回。

      当提供了 *timeout* 参数且不是 "None" 时，它应该是一个浮点数，代
      表操作的超时时间，以秒为单位（可以为小数）。

      当底层锁是个 "RLock" ，不会使用它的 "release()" 方法释放锁，因为
      当它被递归多次获取时，实际上可能无法解锁。相反，使用了 "RLock"
      类的内部接口，即使多次递归获取它也能解锁它。 然后，在重新获取锁
      时，使用另一个内部接口来恢复递归级别。

      返回 "True" ，除非提供的 *timeout* 过期，这种情况下返回 "False"
      。

      在 3.2 版本发生变更: 在此之前，方法总是返回 "None"。

   wait_for(predicate, timeout=None)

      等待，直到条件计算为真。 *predicate* 应该是一个可调用对象而且它
      的返回值可被解释为一个布尔值。可以提供 *timeout* 参数给出最大等
      待时间。

      这个实用方法会重复地调用 "wait()" 直到满足判断式或者发生超时。返
      回值是判断式最后一个返回值，而且如果方法发生超时会返回 "False"
      。

      忽略超时功能，调用此方法大致相当于编写:

         while not predicate():
             cv.wait()

      因此，规则同样适用于 "wait()" ：锁必须在被调用时保持获取，并在返
      回时重新获取。 随着锁定执行判断式。

      Added in version 3.2.

   notify(n=1)

      默认唤醒一个等待这个条件的线程。如果调用线程在没有获得锁的情况下
      调用这个方法，会引发 "RuntimeError" 异常。

      这个方法唤醒最多 *n* 个正在等待这个条件变量的线程；如果没有线程
      在等待，这是一个空操作。

      当前实现中，如果至少有 *n* 个线程正在等待，准确唤醒 *n* 个线程。
      但是依赖这个行为并不安全。未来，优化的实现有时会唤醒超过 *n* 个
      线程。

      注意：被唤醒的线程并没有真正恢复到它调用的 "wait()" ，直到它可以
      重新获得锁。 因为 "notify()" 不释放锁，其调用者才应该这样做。

   notify_all()

      唤醒所有正在等待这个条件的线程。这个方法行为与 "notify()" 相似，
      但并不只唤醒单一线程，而是唤醒所有等待线程。如果调用线程在调用这
      个方法时没有获得锁，会引发 "RuntimeError" 异常。

      "notifyAll" 方法是此方法的已弃用别名。


Semaphore 对象
--------------

这是计算机科学史上最古老的同步原语之一，早期的荷兰科学家 Edsger W.
Dijkstra 发明了它。（他使用名称 "P()" 和 "V()" 而不是 "acquire()" 和
"release()" ）。

一个信号量管理一个内部计数器，该计数器因 "acquire()" 方法的调用而递减
，因 "release()" 方法的调用而递增。 计数器的值永远不会小于零；当
"acquire()" 方法发现计数器为零时，将会阻塞，直到其它线程调用
"release()" 方法。

信号量对象也支持 上下文管理协议 。

class threading.Semaphore(value=1)

   该类实现信号量对象。信号量对象管理一个原子性的计数器，代表
   "release()" 方法的调用次数减去 "acquire()" 的调用次数再加上一个初始
   值。如果需要， "acquire()" 方法将会阻塞直到可以返回而不会使得计数器
   变成负数。在没有显式给出 *value* 的值时，默认为1。

   可选参数 *value* 赋予内部计数器初始值，默认值为 "1" 。如果 *value*
   被赋予小于0的值，将会引发 "ValueError" 异常。

   在 3.3 版本发生变更: 从工厂函数变为类。

   acquire(blocking=True, timeout=None)

      获取一个信号量。

      在不带参数的情况下调用时：

      * 如果在进入时内部计数器的值大于零，则将其减一并立即返回 "True"
        。

      * 如果在进入时内部计数器的值为零，则将会阻塞直到被对 "release()"
        的调用唤醒。 一旦被唤醒（并且计数器的值大于 0），则将计数器减
        1 并返回 "True"。 每次对 "release()" 的调用将只唤醒一个线程。
        线程被唤醒的次序是不可确定的。

      当 *blocking* 设置为 "False" 时调用，不会阻塞。 如果没有参数的调
      用会阻塞，立即返回 "False"；否则，做与无参数调用相同的事情时返回
      "True"。

      当被唤起时如果 *timeout* 不为 "None"，则它将阻塞最多 *timeout*
      秒。 请求在此时段时未能成功完成获取则将返回 "False"。 在其他情况
      下返回 "True"。

      在 3.2 版本发生变更: 新的 *timeout* 形参。

   release(n=1)

      释放一个信号量，将内部计数器的值增加 *n*。 当进入时值为零且有其
      他线程正在等待它再次变为大于零时，则唤醒那 *n* 个线程。

      在 3.9 版本发生变更: 增加了 *n* 形参以一次性释放多个等待线程。

class threading.BoundedSemaphore(value=1)

   该类实现有界信号量。有界信号量通过检查以确保它当前的值不会超过初始
   值。如果超过了初始值，将会引发 "ValueError" 异常。在大多情况下，信
   号量用于保护数量有限的资源。如果信号量被释放的次数过多，则表明出现
   了错误。没有指定时， *value* 的值默认为1。

   在 3.3 版本发生变更: 从工厂函数变为类。


"Semaphore" 示例
----------------

信号量通常用于保护数量有限的资源，例如数据库服务器。在资源数量固定的任
何情况下，都应该使用有界信号量。在生成任何工作线程前，应该在主线程中初
始化信号量。

   maxconnections = 5
   # ...
   pool_sema = BoundedSemaphore(value=maxconnections)

工作线程生成后，当需要连接服务器时，这些线程将调用信号量的 acquire 和
release 方法：

   with pool_sema:
       conn = connectdb()
       try:
           # ... 使用连接 ...
       finally:
           conn.close()

使用有界信号量能减少这种编程错误：信号量的释放次数多于其请求次数。


Event 对象
----------

这是线程之间通信的最简单机制之一：一个线程发出事件信号，而其他线程等待
该信号。

一个事件对象管理一个内部标识，调用 "set()" 方法可将其设置为 true ，调
用  "clear()" 方法可将其设置为 false ，调用 "wait()" 方法将进入阻塞直
到标识为 true 。

class threading.Event

   实现事件对象的类。事件对象管理一个内部标识，调用 "set()" 方法可将其
   设置为true。调用  "clear()" 方法可将其设置为 false 。调用 "wait()"
   方法将进入阻塞直到标识为true。这个标识初始时为 false 。

   在 3.3 版本发生变更: 从工厂函数变为类。

   is_set()

      当且仅当内部标识为 true 时返回 "True" 。

      "isSet" 方法是此方法的已弃用别名。

   set()

      将内部标识设置为 true 。所有正在等待这个事件的线程将被唤醒。当标
      识为 true 时，调用 "wait()" 方法的线程不会被被阻塞。

   clear()

      将内部标识设置为 false 。之后调用 "wait()" 方法的线程将会被阻塞
      ，直到调用 "set()" 方法将内部标识再次设置为 true 。

   wait(timeout=None)

      只要内部旗标为假值且未超出所给出的 timeout 值就保持阻塞。 返回值
      表示阻塞方法返回的原因；如果返回是因为内部旗标被设为真值则为
      "True"，或者如果给出了 timeout 值而内部旗标在给定的等待时间内没
      有变成真值则为 "False"。

      当提供了 timeout 参数且不为 "None" 时，它应当为一个指定操作的超
      时限制秒数的浮点值，也可以为分数。

      在 3.1 版本发生变更: 在此之前，方法总是返回 "None"。


Timer 对象
----------

此类表示一个操作应该在等待一定的时间之后运行 --- 相当于一个定时器。
"Timer" 类是 "Thread" 类的子类，因此可以像一个自定义线程一样工作。

与线程一样，定时器也是通过调用其 "Timer.start" 方法来启动的。 定时器可
以通过调用 "cancel()" 方法来停止（在其动作开始之前）。 定时器在执行其
行动之前要等待的时间间隔可能与用户指定的时间间隔不完全相同。

例如：

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

   t = Timer(30.0, hello)
   t.start()  # 30 秒之后，将打印 "hello, world"

class threading.Timer(interval, function, args=None, kwargs=None)

   创建一个定时器，在经过 *interval* 秒的间隔事件后，将会用参数 *args*
   和关键字参数 *kwargs* 调用 *function*。如果 *args* 为 "None" （默认
   值），则会使用一个空列表。如果 *kwargs* 为 "None" （默认值），则会
   使用一个空字典。

   在 3.3 版本发生变更: 从工厂函数变为类。

   cancel()

      停止定时器并取消执行计时器将要执行的操作。仅当计时器仍处于等待状
      态时有效。


Barrier 对象
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Added in version 3.2.

栅栏类提供一个简单的同步原语，用于应对固定数量的线程需要彼此相互等待的
情况。线程调用 "wait()" 方法后将阻塞，直到所有线程都调用了 "wait()" 方
法。此时所有线程将被同时释放。

栅栏对象可以被多次使用，但进程的数量不能改变。

这是一个使用简便的方法实现客户端进程与服务端进程同步的例子：

   b = Barrier(2, timeout=5)

   def server():
       start_server()
       b.wait()
       while True:
           connection = accept_connection()
           process_server_connection(connection)

   def client():
       b.wait()
       while True:
           connection = make_connection()
           process_client_connection(connection)

class threading.Barrier(parties, action=None, timeout=None)

   创建一个需要 *parties* 个线程的栅栏对象。如果提供了可调用的
   *action* 参数，它会在所有线程被释放时在其中一个线程中自动调用。
   *timeout* 是默认的超时时间，如果没有在 "wait()" 方法中指定超时时间
   的话。

   wait(timeout=None)

      冲出栅栏。当栅栏中所有线程都已经调用了这个函数，它们将同时被释放
      。如果提供了 *timeout* 参数，这里的 *timeout* 参数优先于创建栅栏
      对象时提供的 *timeout* 参数。

      函数返回值是一个整数，取值范围在0到 *parties* -- 1，在每个线程中
      的返回值不相同。可用于从所有线程中选择唯一的一个线程执行一些特别
      的工作。例如：

         i = barrier.wait()
         if i == 0:
             # 只有一个线程需要打印此文本
             print("passed the barrier")

      如果创建栅栏对象时在构造函数中提供了 *action* 参数，它将在其中一
      个线程释放前被调用。如果此调用引发了异常，栅栏对象将进入损坏态。

      如果发生了超时，栅栏对象将进入破损态。

      如果栅栏对象进入破损态，或重置栅栏时仍有线程等待释放，将会引发
      "BrokenBarrierError" 异常。

   reset()

      重置栅栏为默认的初始态。如果栅栏中仍有线程等待释放，这些线程将会
      收到 "BrokenBarrierError" 异常。

      请注意使用此函数时，如果存在状态未知的其他线程，则可能需要执行外
      部同步。 如果栅栏已损坏则最好将其废弃并新建一个。

   abort()

      使栅栏处于损坏状态。 这将导致任何现有和未来对 "wait()" 的调用失
      败并引发 "BrokenBarrierError"。 例如可以在需要中止某个线程时使用
      此方法，以避免应用程序的死锁。

      更好的方式是：创建栅栏时提供一个合理的超时时间，来自动避免某个线
      程出错。

   parties

      冲出栅栏所需要的线程数量。

   n_waiting

      当前时刻正在栅栏中阻塞的线程数量。

   broken

      一个布尔值，值为 "True" 表明栅栏为破损态。

exception threading.BrokenBarrierError

   异常类，是 "RuntimeError" 异常的子类，在 "Barrier" 对象重置时仍有线
   程阻塞时和对象进入破损态时被引发。


在 "with" 语句中使用锁、条件和信号量
====================================

本模块提供的所有具有 "acquire" 和 "release" 方法的对象都可用作 "with"
语句的上下文管理器。 进入语句块时将调用 "acquire" 方法，退出语句块时将
调用 "release" 方法。 因此，下面的代码段:

   with some_lock:
       # 执行某种操作...

相当于:

   some_lock.acquire()
   try:
       # 执行某种操作...
   finally:
       some_lock.release()

现在 "Lock" 、 "RLock" 、 "Condition" 、 "Semaphore" 和
"BoundedSemaphore" 对象可以用作 "with" 语句的上下文管理器。
