Python实例变量是否线程安全？

Question

好的，请先检查以下代码：

class DemoClass():

    def __init__(self):
        #### I really want to know if self.Counter is thread-safe. 
        self.Counter = 0

    def Increase(self):
        self.Counter = self.Counter + 1

    def Decrease(self):
        self.Counter = self.Counter - 1

    def DoThis(self):
        while True:
            Do something

            if A happens:
                self.Increase()
            else:
                self.Decrease()

            time.sleep(randomSecs)

    def DoThat(self):
        while True:
            Do other things

            if B happens:
                self.Increase()
            else:
                self.Decrease()

            time.sleep(randomSecs)

    def ThreadSafeOrNot(self):
        InterestingThreadA = threading.Thread(target = self.DoThis, args = ())
        InterestingThreadA.start()

        InterestingThreadB = threading.Thread(target = self.DoThat, args = ())
        InterestingThreadB.start()

我面临与上述相同的情况。我真的想知道self.Counter是否是线程安全的，如果不是，我有哪些选项？我只能想到使用threading.RLock()来锁定此资源，还有更好的想法吗？

- Shane

Answer 1

你可以使用锁、重入锁、信号量、条件变量、事件和队列。
而且这篇文章对我帮助很大。
看一下：Laurent Luce的博客

- aayoubi

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这并没有直接回答所提出的问题。 - undefined

Answer 2

使用实例字段 self.Counter 是线程安全或者说是"原子的"（参考 这里 或者 这里）。读取它或者给它赋一个单一的值 - 即便这个值需要4字节的内存，你也永远不会得到一个被部分修改过的值。但是操作 self.Counter = self.Counter + 1 不是，因为它会先读取该字段的值，然后再写回去 - 另一个线程可能会在它读取和写回之间更改该字段的值。

所以你需要使用锁来保护整个操作。

由于方法体基本上就是整个操作，你可以使用装饰器来完成。参见这个答案的例子：https://dev59.com/8HRB5IYBdhLWcg3w26x3#490090。

- Aaron Digulla

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出于好奇，"实例字段是线程安全的"是什么意思？ - Eli Bendersky

我猜他的意思是，诸如 self.Counter = Value 这样的操作是线程安全的。请查看我刚找到的这篇文章：http://effbot.org/pyfaq/what-kinds-of-global-value-mutation-are-thread-safe.htm - Shane

赋值不是线程安全的。假设您有self.Counter=1，然后是self.Counter=2，接着是x=self.Counter。那么x可以得到1或2，这取决于线程切换，这使得赋值不是线程安全的。 - Basel Shishani

我所说的是，一个单独的赋值操作是原子性的（除了64位类型）。请参见https://dev59.com/N2445IYBdhLWcg3wpb8P。 - Aaron Digulla

在问题的代码中，同一个实例在线程之间共享。 - Aaron Digulla

Answer 3

不，它不是线程安全的 - 两个线程本质上同时修改同一个变量。而解决方案是使用 threading 模块中的锁定机制之一。

顺便说一下，self.Counter 是一个实例变量，不是类变量。

- Eli Bendersky

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我认为只有类变量不是线程安全的。实例变量应该是线程安全的，除非类实例是全局创建的，并传递给线程。你怎么看？ - variable

@variable因为实例可以传递到不同的线程，所以你的观点没有意义。无论其实现如何，事物都是或者不是线程安全的。 - Maxime de Pachtere

Answer 4

self.Counter 是一个实例变量，每个线程都有一份副本。

如果你在 __init__() 外声明该变量，它将成为一个类变量。 所有该类的实例都会共享该变量。

- Jack Mason

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多个线程肯定可以访问同一个对象实例，是吗？ - Harry Johnston

@HarryJohnston 要非常小心。它可能会增加相当多的复杂性。你可能需要进行某种形式的锁定。 - Austin Henley

是的，这就是重点。原帖的作者想知道实例变量是否线程安全。 - Harry Johnston

我认为只有类变量不是线程安全的。实例变量应该是线程安全的，除非类实例是全局创建的，并传递给线程。你怎么看？ - variable

Answer 5

Atomos库提供了Python原语和对象的原子（线程安全）包装器，包括原子计数器。它使用单写/多读锁。

- John Velonis