一.进程和线程
进程：是程序的一次执行，每个进程都有自己的地址空间、内存、数据栈及其他记录运行轨迹的辅助数据。
线程：所有的线程都运行在同一个进程当中，共享相同的运行环境。线程有开始、顺序执行和结束三个部分， 线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
由于单线程效率低，程序中往往要引入多线程编程。计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务，它就像一座工厂，时刻运行着。假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。
进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。线程就好比车间里的工人，一个进程可以包括多个线程。
在Python3中实现的大部分运行任务里，不同的线程实际上并没有同时运行：它们只是看起来像是同时运行的。
大家很容易认为线程化是在程序上运行两个（或多个）不同的处理器，每个处理器同时执行一个独立的任务。这种理解并不完全正确，线程可能会在不同的处理器上运行，但一次只能运行一个线程。
同时执行多个任务需要使用非标准的Python运行方式：用不同的语言编写一部分代码，或者使用多进程模块multiprocessing，但这么做会带来一些额外的开销。
由于Python默认的运行环境是CPython（C语言开发的Python)，所以线程化可能不会提升所有任务的运行速度。这是因为和GIL（Global Interpreter Lock）的交互形成了限制：一次只能运行一个Python线程。
线程化的一般替代方法是：让各项任务花费大量时间等待外部事件。但问题是，如果想缩短等待时间，会需要大量的CPU计算，结果是程序的运行速度可能并不会提升。
当代码是用Python语言编写并在默认执行环境CPython上运行时，会出现这种情况。如果线程代码是用C语言写的，那它们就能够释放GIL并同时运行。如果是在别的Python执行环境（如IPython, PyPy，Jython, IronPython）上运行，请参考相关文档了解它们是如何处理线程的。
如果只用Python语言在默认的Python执行环境下运行，并且遇到CPU受限的问题，那就应该用多进程模块multiprocessing来解决。
Python的标准库提供了两个模块：_thread和threading，_thread是低级模块，threading是高级模块，对_thread进行了封装。绝大多数情况下，我们只需要使用threading这个高级模块。
二、thread模块
**
Python thread模块可以调用下述函数实现多线程开启。它将产生一个新线程，在新的线程中用指定的参数和可选的kwargs来调用这个函数。
start_new_thread(function, args kwargs=None)
注意：使用这个方法时，一定要加time.sleep()函数，否则每个线程都可能不执行。此方法还有一个缺点，遇到较复杂的问题时，线程数不易控制。
# -*- coding: utf-8 -*-
import _thread
import time
def fun1():
print("hello world %s" % time.ctime())
#多线程
def main():
_thread.start_new_thread(fun1, ()) #无参数
_thread.start_new_thread(fun1, ())
time.sleep(2)
print("over")
#程序成功在同一时刻运行两个函数
if __name__ == '\_\_main\_\_':
main()
输出结果如下图所示：
hello world Sat Jan 16 10:50:39 2021
hello world Sat Jan 16 10:50:39 2021
over
三、threading模块
**
thread模块存在一些缺点，尤其是线程数不能被控制。下面使用threading解决线程数可控制的问题。
threading模块
简述：
threading模块
threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。
thread类
run(): 用以表示线程活动的方法。
start():启动线程活动。
join([time]): 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
isAlive(): 返回线程是否活动的。
getName(): 返回线程名。
setName(): 设置线程名。
有两种方法来创建多线程：一种是继承Thread类，并重写它的run()方法；另一种是实例化threading.Thread对象时，将线程要执行的任务函数作为参数传入线程。
1、第一种是继承Thread类，并重写它的run()方法
#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@Datetime: 2021/1/16
@Author: god\_mellon
"""
import threading
import time
''' \_\_init\_\_()方法总结：
\_\_init\_\_方法：
使用方式：
def 类名:
#初始化函数，用来完成一些默认的设定
def \_\_init\_\_():
pass
\_\_init\_\_()方法，在创建一个对象时默认被调用，不需要手动调用
\_\_init\_\_(self)中，默认有1个参数名字为self，如果在创建对象时传递了2个实参，那么\_\_init\_\_(self)中出了self作为第一个形参外还需要2个形 参，例如\_\_init\_\_(self,x,y)
\_\_init\_\_(self)中的self参数，不需要开发者传递，python解释器会自动把当前的对象引用传递进去
'''
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, name):
threading.Thread.__init__(self)
self.name = name
def run(self): # 定义每个线程要运行的函数
print("name:%s" % self.name)
time.sleep(3)
if __name__ == '\_\_main\_\_':
t1 = MyThread('云云')
t2 = MyThread('憨憨')
t1.start()
t2.start()
输出：
name:云云
name:憨憨
线程同步：
使用 Thread 对象的 Lock 和 Rlock 可以实现简单的线程同步，这两个对象都有 acquire 方法和 release 方法，对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到 acquire 和 release 方法之间。
#!/usr/bin/python3
#-*- coding: utf-8 -*-
"""
@Datetime: 2021/1/16
@Author: god\_mellon
"""
import threading
import time
class MyThread(threading.Thread):
def __init__(self, name,threadID,counter):
threading.Thread.__init__(self)
self.name = name
self.threadID = threadID
self.counter = counter
def run(self): # 定义每个线程要运行的函数
print("开启线程：" + self.name)
# 获取锁，用于线程同步
threadLock.acquire()
print_time(self.name, self.counter, 5)
#print("name:%s" % self.name)
# 释放锁，开启下一个线程
threadLock.release()
time.sleep(2)
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
time.sleep(delay)
print ("%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time())))
counter -= 1
threadLock = threading.Lock()
threads = []
if __name__ == '\_\_main\_\_':
# 创建新线程
t1 = MyThread('云云',1,1)
t2 = MyThread('憨憨',2,2)
# 开启新线程
t1.start()
t2.start()
# 添加线程到线程列表
threads.append(t1)
threads.append(t2)
# 等待所有线程完成
for t in threads:
t.join()
print("退出主线程")
运行结果：
开启线程：云云
开启线程：憨憨
云云: Sun Jan 17 01:07:24 2021
云云: Sun Jan 17 01:07:25 2021
云云: Sun Jan 17 01:07:26 2021
云云: Sun Jan 17 01:07:27 2021
云云: Sun Jan 17 01:07:28 2021
憨憨: Sun Jan 17 01:07:30 2021
憨憨: Sun Jan 17 01:07:32 2021
憨憨: Sun Jan 17 01:07:34 2021
憨憨: Sun Jan 17 01:07:36 2021
憨憨: Sun Jan 17 01:07:38 2021
退出主线程
Queue 模块中的常用方法:
Queue.qsize() 返回队列的大小
Queue.empty() 如果队列为空，返回True,反之False
Queue.full() 如果队列满了，返回True,反之False
Queue.full 与 maxsize 大小对应
Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间
Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)
Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间
Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)
Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作
队列queue公共方法
import queue
#创建基本队列
#queue.Queue(maxsize=0)创建一个队列对象（队列容量），若maxsize小于或者等于0，队列大小没有限制
Q=queue.Queue(10)
print(Q)
print(type(Q))
#1.基本方法
print(Q.queue)#查看队列中所有元素
print(Q.qsize())#返回队列的大小
print(Q.empty())#判断队空
print(Q.full())#判断队满
#2.获取队列，0--5
#Queue.put（item，block = True，timeout = None ）将对象放入队列，阻塞调用（block=False抛异常），无等待时间
for i in range(5):
Q.put(i)
# Queue.put\_nowait(item)相当于 put(item, False).
#3.读队列，0--5
#Queue.get(block=True, timeout=None)读出队列的一个元素，阻塞调用，无等待时间
while not Q.empty():
print(Q.get())
# Queue.get\_nowait()相当于get(False).取数据，如果没数据抛queue.Empty异常
#4.另两种涉及等待排队任务的方法
# Queue.task\_done()在完成一项工作后，向任务已经完成的队列发送一个信号
# Queue.join()阻止直到队列中的所有项目都被获取并处理。即等到队列为空再执行别的操作
输出：
<queue.Queue object at 0x0000027A0A585408>
<class 'queue.Queue'>
deque([])
0
True
False
0
1
2
3
4
Process finished with exit code 0
线程优先级队列（ Queue）
Python 的 Queue 模块中提供了同步的、线程安全的队列类，包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列 PriorityQueue。
这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用，可以使用队列来实现线程间的同步。
import queue
import threading
import time
exitFlag = 0
class myThread (threading.Thread):
def __init__(self, threadID, name, q):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.q = q
def run(self):
print ("开启线程：" + self.name)
process_data(self.name, self.q)
print ("退出线程：" + self.name)
def process_data(threadName, q):
while not exitFlag:
queueLock.acquire()
if not workQueue.empty():
data = q.get()
queueLock.release()
print ("%s processing %s" % (threadName, data))
else:
queueLock.release()
time.sleep(1)
threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1
# 创建新线程
for tName in threadList:
thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
thread.start()
threads.append(thread)
threadID += 1
# 填充队列
#queueLock.acquire()
for word in nameList:
workQueue.put(word)
#queueLock.release()
# 等待队列清空
while not workQueue.empty():
pass
# 通知线程是时候退出
exitFlag = 1
# 等待所有线程完成
for t in threads:
t.join()
print ("退出主线程")
2、另一种是实例化threading.Thread对象时，将线程要执行的任务函数作为参数传入线程。
# -*- coding: utf-8 -*-
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
from threading import Thread
num = 10000
def sub():
global num
while num:
# num -= 1 #没有IO操作，计算型任务，多线程不起作用，cpu会按照时间轮询切换，而这个操作时间太短，打不倒轮询的时间
temp = num
lock.acquire() # 开启同步锁
num = temp-1
print(num)
#time.sleep(0.01) # IO阻塞，cpu会去执行其他线程，1秒时间足够长，所有线程拿到的temp都是100
lock.release() #释放同步锁
l = []
lock = threading.Lock()
for i in range(100):
t = threading.Thread(target=sub)
t.start()
l.append(t)
for t in l:
t.join()
最近打算写一个C段扫描工具，学习了一下线程，喜欢网络安全和Python的兄弟可以关注一下我得公众号。