python - 为什么这个Tkinter程序卡住了？

Question

我的GUI冻结有问题，我不知道为什么。 run方法未释放锁定。

演示程序

import time
import threading
import Tkinter as tk
import ttk

LOCK = threading.Lock()

class Video(threading.Thread):
    def __init__(self):
        super(Video, self).__init__()
        self.daemon = True
        self.frame = tk.DoubleVar(root, value=0)
        self.frames = 1000

    def run(self):
        while True:                
            with LOCK:   
                position = self.frame.get()

                if position < self.frames:
                    position += 1
                else:
                    position = 0

                self.frame.set(position)                

            time.sleep(0.01)

root = tk.Tk()
video = Video()
root.minsize(500, 50)

def cb_scale(_):
    with LOCK:
        print('HELLO')

scale = ttk.Scale(
    root, from_=video.frame.get(), to=video.frames, variable=video.frame,
    command=cb_scale)

scale.grid(row=0, column=0, sticky=tk.EW)
root.columnconfigure(0, weight=1)

if __name__ == '__main__':
    video.start()
    root.mainloop()

问题

垃圾邮件-单击进度栏将冻结该程序。

尝试调试


我通过在导入语句中添加 mttkinter来使用 import mttkinter，问题仍然存在。问题是锁未释放。
我插入了打印语句，以找出程序在哪里冻结。


带有打印语句的程序：

from __future__ import print_function

import time
import threading
import Tkinter as tk
import ttk

def whichthread(say=''):
    t = threading.current_thread()
    print('{}{}'.format(say, t))

LOCK = threading.Lock()

class Video(threading.Thread):
    def __init__(self):
        super(Video, self).__init__()
        self.daemon = True
        self.frame = tk.DoubleVar(root, value=0)
        self.frames = 1000

    def run(self):
        while True:
            whichthread('run tries to acquire lock in thread: ')
            with LOCK:
                whichthread('run acquired lock in thread: ')

                position = self.frame.get()

                if position < self.frames:
                    position += 1
                else:
                    position = 0

                self.frame.set(position)
            whichthread('run released lock in thread: ')

            time.sleep(0.01)

root = tk.Tk()
video = Video()
root.minsize(500, 50)

def cb_scale(_):
    whichthread('cb_scale tries to acquire lock in thread: ')
    with LOCK:
        whichthread('cb_scale acquired lock in thread: ')
        print('HELLO')
    whichthread('cb_scale released lock in thread: ')

scale = ttk.Scale(
    root, from_=video.frame.get(), to=video.frames, variable=video.frame,
    command=cb_scale)

scale.grid(row=0, column=0, sticky=tk.EW)
root.columnconfigure(0, weight=1)

if __name__ == '__main__':
    video.start()
    root.mainloop()

在程序冻结之前，这将产生以下输出：

...
run tries to acquire lock in thread: <Video(Thread-1, started daemon 140308329449216)>
run acquired lock in thread: <Video(Thread-1, started daemon 140308329449216)>
cb_scale tries to acquire lock in thread: <_MainThread(MainThread, started 140308415592256)>

这表明出于某些原因， run方法不会释放该锁。


我试图注释掉行以缩小问题范围。


删除两个 with LOCK语句中的任何一个都可以解决此问题。不幸的是，在我的真实程序中， run和 cb_scale函数做了一些有意义的事情，需要锁定。

注释掉对 get和 set在 run中的调用都可以解决此问题。

...这就是我被困住的地方！ :)

编辑

多亏了 Mike - SMT，我得以进一步找到问题所在。

使用

class DummyDoubleVar(object):
    def get(self):
        return 500

    def set(self, _):
        pass

和

self.frame = DummyDoubleVar()

Video.__init__中的防止程序冻结。

（请记住，即使使用 mttkinter，原始程序也可以可靠地冻结。我很困惑这里发生的事情！）

Answer 1

在这篇文章中，我将展示问题的解决方案以及导致我发现它的原因。它涉及遍历CPython _tkinter.c代码，因此，如果您不愿意这样做，则可以跳到下面的TL; DR部分。现在，让我们潜入兔子洞。

导致了

仅在手动移动滑杆时才会出现此问题。然后MainThread和Video线程在LOCK上彼此处于死锁状态，我将其称为用户锁。现在，run方法在获取用户锁之后再也不会释放用户锁，这意味着它正在挂起，因为它正在等待另一个锁或某些无法完成的操作。现在，查看您的详细示例的日志输出，可以清楚地看到该程序未始终挂起：需要进行几次尝试。

通过将更多的打印品添加到run方法，您可能会发现问题并非始终由get或set引起。引起问题时，get可能已经完成，或者没有完成。这意味着问题不是由get或set引起的，而是由某些更通用的机制引起的。

Variable.set和Variable.get

在本节中，尽管该问题在Python 3.6中也存在，但我只考虑了Python 2.7代码。从CPython 2.7的Variable文件中的Tkinter.py类：

def set(self, value):
    """Set the variable to VALUE."""
    return self._tk.globalsetvar(self._name, value)
def get(self):
    """Return value of variable."""
    return self._tk.globalgetvar(self._name)

self._tk属性是Tkinter的C代码中定义的Tk对象，对于 globalgetvar的代码，我们必须跳回到 _tkinter.c：

static PyObject *
Tkapp_GlobalGetVar(PyObject *self, PyObject *args)
{
    return var_invoke(GetVar, self, args, TCL_LEAVE_ERR_MSG | TCL_GLOBAL_ONLY);
}

跳转到 var_invoke：

static PyObject*
var_invoke(EventFunc func, PyObject *selfptr, PyObject *args, int flags)
{
    #ifdef WITH_THREAD
      // Between these brackets, Tkinter marshalls the call to the mainloop
    #endif
    return func(selfptr, args, flags);
}

只是为了确保：我在线程支持下编译了Python，问题仍然存在。调用被编组到主线程，我在该位置用简单的 printf检查了该线程。现在，这正确完成了吗？函数 var_invoke将等待，直到MainThread恢复并执行了请求的调用。此时MainThread在做什么？好吧，它按照得到事件的顺序执行事件队列。是什么顺序让他们进入的？那取决于时间。这就是导致问题的原因：在某些情况下，Tkinter将在 get或 set之前但在保持锁定的同时执行对回调的调用。

不管是否导入了 mtTkinter（只要Python被编译为 WITH_THREAD支持），都会将 get和 set的调用编组到mainloop中，但是那个mainloop可能只是在此时尝试调用回调，它也需要锁...这就是导致死锁和您的问题的原因。因此，基本上 mtTkinter和纯Tkinter提供相同的行为，尽管对于 mtTkinter而言，此行为是在Python代码中引起的，而对于纯Tkinter而言，则是在C代码中引起的。

TL; DR;简而言之

该问题仅由用户锁定引起。 GIL和Tcl解释器锁均不涉及。问题是由于 get和 set方法将它们的实际调用编组到 MainThread，然后等待此 MainThread完成调用，而 MainThread尝试按顺序执行事件而引起的并先执行回调。

这是预期的行为吗？也许我不确定。我肯定可以看到，对于 ENTER_TCL文件中的所有 LEAVE_TCL和 _tkinter.c宏，可能比当前的宏有更好的解决方案。但是，到目前为止，除了使用 Tk.after(0, Variable.set)之外，我还没有真正的解决此问题（错误？功能？）的方法，因此，在 Video线程中 MainThread线程不持有锁可能需要它。我的建议是从持有锁的代码中删除 DoubleVar.get和 set调用。毕竟，如果您的程序执行了有意义的操作，则在设置 DoubleVar时可能不需要保持锁定。或者，如果这不是一个选择，则您将不得不找到其他同步值的方法，例如 DoubleVar的子类。最适合您的需求取决于您的实际应用。