python - threading.Condition 是否维护 Thread 对象的集合？

Question

尝试用我的智慧来了解线程的工作原理。文档和源代码中的高级语言在一定程度上很有帮助，但仍然让我摸不着头脑。从数据结构的角度来看，Thread 和 Condition 对象之间的关系到底是什么？当线程“释放”锁时意味着什么？ Condition 对象将其对线程的引用出队吗？在 Internet 上是否可以找到这些交互的底层描述(最好是用 Python 术语)？

Answer 1

Condition 维护一个列表(实际上是一个collections.deque)，其中列出了等待条件的概念上的线程。它实际上存储等待线程被阻塞的锁，但如果您不太关心实现，则认为它存储线程是一个概念上的捷径。该列表最初是空的，但是每当线程调用 Condition 的 wait 方法时，它都会创建一个新锁并将其添加到列表中，然后再阻塞该锁(从概念上讲，这会将线程添加到列表中，并将其挂起)。当另一个线程调用 notify 或 notify_all 后，锁将从列表中删除，这会解锁列表中的一个或多个锁对象，从而唤醒相应的线程。

释放锁意味着解锁它。这是对 Lock 对象的基本操作(与 acquire 相反，它锁定 Lock)。锁在获取和释放之间“持有”，并且在给定时间只有一个线程可以持有Lock(其他线程将阻塞acquire，或者操作将失败(可能在超时后)。在简单的情况下，您可以使用上下文管理器协议(protocol)来调用 acquire 和 release:

with some_lock:  # this acquires some_lock, blocking until it's available
    do_stuff()  # some_lock is held while this runs

# some_lock will be released automatically when the with block ends

每个 Condition 对象都与一个 Lock 关联，它可以是您传递给其构造函数的预先存在的锁，也可以是它在内部为您创建的锁(如果您不这样做)不传递任何东西)。主要的 Condition 操作(wait 和 notify 及其变体)要求您在调用它们之前已经持有关联的锁。您可以直接对 Condition 对象本身执行锁定操作，因为它代理 Lock 的 acquire 和 release 方法(以及等效的上下文管理器方法)。

Condition 类是用纯 Python 编写的，因此，如果您想了解它在低级别上的工作原理，可能没有比 the source code itself 更好的信息来源了。 !

了解如何使用条件来同步对对象的多线程访问也可能很有用。一个很好的例子是 the queue module在标准库中，每个Queue使用三个Condition(not_full、not_empty和all_tasks_done) 来有效地管理尝试访问或修改其数据的线程。