前面兩篇文章，寫了python線程同步原語的基本應用。下面這篇文章主要是經過閱讀源碼來了解這幾個類的內部原理和是怎麼協同一塊兒工做來實現python多線程的。html
相關文章連接：python同步原語--線程鎖 python
1、關於Condition類多線程
Condition的用法：函數
用來記錄線程的狀態變量ui
查看Condition的源碼，會看到做者給開發者提供的文檔說明。‘Class that implemets a condition variable’寫得很明白，這是一個用來記錄線程狀態的類。url
1. Condition對象初始化spa
從這段代碼能夠看出，Condition使用了threading模塊的Rlock類，關於Rlock的用法能夠看我以前寫的一篇文章python同步原語--線程鎖 。在對象初始化的同時，將Rlock的請求鎖和釋放鎖方法賦給了內部的self.acquire和self.release對象方法。當初始化對象同時初始化這兩個方法，也就是說，每一個對象在實例化的時候都會實例一個新的可重入鎖（RLock）。這樣能夠避免不一樣對象（condition實例對象）間對類中共享方法的爭奪，避免出現死鎖的問題。.net
這段代碼很是的重要。若是熟悉python的上下文管理的朋友應該一看就明白，這是上下文管理中的進入和退出操做。當在調用with時，程序會自動調用_ _enter_ _方法，在程序執行完畢，退出此上下文環境時，自動調用_ _exit_ _方法。那麼在這裏的_ _enter_ _和_ _exit_ _方法分別有什麼用呢？經過閱讀源碼發現，前者是調用了Rlock的acquier方法（獲取鎖），然後者調用了Rlock的release方法（釋放鎖）。在下面我會繼續講這兩個方法在類中的做用。線程
2. wait()方法
源碼中對wait()方法的定義是‘Wait untified or until a timeout occurs’。意思是阻塞等待知道有提示（notify）或者超時時間（timeout）的到達。
再看看wait()函數的內部邏輯
_is_owned()方法是判斷此Condition對象是否有獲取到鎖，若是沒有獲取到鎖（多是可重入鎖的獲取次數已經達到預約值，不過這種狀況不多發生），就會報出錯誤。接下來是對須要等待的程序進行一些列的處理。先是給這個程序分配鎖，對它的程序空間和內部變量進行封鎖。同時把這個加鎖後的程序放進雙端隊列（deque）‘等待者們’中。
好像wait()方法的功能到此就結束了。可是注意到下面還有try函數塊，旁邊一行註釋寫着‘restore state no matter what’而後又舉了一個KeyboardInterrupt的異常狀況。意思是當出現了例如鍵盤輸入ctrl+C這類操做的時候，程序如何退出阻塞。若是在調用wait方法的時候沒有傳入timeout參數，那麼，等待者程序就會從新獲取鎖。若是有timeout參數，就會根據參數來肯定退出阻塞的時間。這就是爲何咱們有時在輸入ctrl+C強行退出阻塞的時候，程序會等待一下子纔給出退出程序的提示的緣由。
3. notify()方法
接下來這個notify()方法在Condition類中也是很是的重要（queue模塊內部也調用了這個函數）
notify()方法內部實現：
notify直接翻譯過來就是‘提示’的意思。那麼爲何Condition對象須要‘提示’呢？閱讀源碼下來，其真正的功能不是提示，而是鎖的釋放，而且在釋放了指定數量的waiters以後，順便將他們從‘等待者們’隊列中刪除。若是直接理解爲提示，就會很難理解了。但這是老外在定義函數時的寫法，本人的理解是，有點像給阻塞的程序發出信號（提示），中止阻塞（釋放鎖），這麼理解應該也算勉強解釋得過去吧。
Condition內部另外還有一個notify_all（）方法，這個方法對‘等待者們’隊列中的全部的程序都發出‘提示’，釋放鎖，而沒有像notify中那樣有數量n的限制。
源碼：
那麼總結上面的Condititon內部的方法實現，能夠看出，Condition類是爲了實現一種狀態的‘保存’，即在多線程編程的狀況下，因爲線程間共享空間而容易引起錯誤，每每須要讓一些線程先執行，然後面的線程等待（阻塞）。那麼若是這些程序須要阻塞等待，就會調用Condition類實例對象的wait方法，當結束等待的信號發出時，就會調用Condition的notify方法對隊列中的程序進行釋放鎖操做。
2、關於Segmaphore和BoundedSegmaphore
若是在主機執行IO密集型任務的時候再執行這種短期內完成大量任務（多線程）的程序時，計算機就有很大可能會宕機。
這時候就能夠爲這段程序添加一個計數器（counter）功能，來限制一個時間點內的線程數量。當每次進行IO操做時，都須要向segmaphore請求資源（鎖），若是沒有請求到，就阻塞等待，請求成功才就像執行任務。
那麼segmaphore的內部實現是怎樣的呢？實質上segmaphore也是鎖，其內部也是經過Lock和Condition實現的。Lock是單鎖，而segmaphore是能夠本身定義的多鎖。在初始化segmaphore時，須要傳入參數counter。當線程向segmaphore請求資源（鎖）時，內部的counter會自動減1。當釋放資源（鎖）的時，counter就會自動加1。
segmaphore主要有兩個方法，acquire()和release()方法。
1. acquire()方法
官方的定義：
def acquire(self, blocking=True, timeout=None):
當內部的counter（源碼其實是用value變量保存）等於0的時候，其餘線程acquire會阻塞。這個時候，以前向segmaphore發出請求並得到鎖的線程，它們若是同時執行完任務並但願釋放鎖時，那麼鎖的釋放是隨機的。任何一個完成任務的線程都會釋放鎖，這個順序跟線程向請求的時間和任務完成的時間是沒有任何關係的。
參數的解析：
1）blocking：默認爲True，當線程請求不到資源的時候，會阻塞等待。若是設置爲False，則線程請求不到資源時不會阻塞。
2）timeout：若是設置blocking = True，即默認值時，通過timeout時間會退出阻塞。
2. release()方法
這個方法與Lock的release方法很像，具體能夠看看我以前寫的關於鎖的一篇文章。
源碼：
解析：
當一個實例請求釋放鎖的時候，segmaphore內部的_value會自動加1，同時調用notify方法，將被鎖住的線程‘喚醒’。
3、關於Event類
閱讀源碼知道，Event是也基於Condition和Lock實現的
1. set()方法
在 python--線程同步原語 這篇文章我曾經寫過一個案例，在進程中調用一次event.set()函數就能夠一次性通知（釋放）全部阻塞的等待的鎖。其內部實現的原理在這裏，最關鍵的一個方法是notify_all()。
在調用set()方法的時候，方法內部會將_flags設置爲True，即等待的事件會退出阻塞。
2. clear()方法
clear()方法不一樣做太多解析了，就是內部的_flags從新設置爲False
3. wait()方法
wait()方法的定義：
def wait(self, timeout=None):
內部實現：
原理仍是很簡單的，實際上Event的wait()方法正是調用了Condition中的實例方法wait()。調用wait()方法的時候能夠傳入參數timeout（超時時間），做爲Event事件自動退出阻塞的時間界限。