Pythonの低レベルスレッドAPI：_threadモジュールの基本と使い方

Python標準ライブラリの _thread モジュールは、グローバルなデータ空間を共有する複数のスレッドからなる軽量プロセスを扱うための低レベルインターフェースを提供します。スレッド間の同期には、シンプルなロック（ミューテックスやバイナリセマフォとも呼ばれます）が用意されています。また、組み込みモジュールである threading は、このモジュールを土台として構築された、より高レベルなスレッドAPIを提供しています。

start_new_thread()

このモジュールレベルの関数は、現在のプロセス内で新しいスレッドを起動するために使用します。引数として関数オブジェクトを受け取り、新しいスレッドの作成に成功すると、その関数が呼び出されます。この関数の実行期間がそのままスレッドの寿命に対応します。また、sleep() 関数を呼び出すことで、スレッドを一時的にブロック（停止）させることも可能です。

以下は、_thread モジュールを使ったシンプルなスレッド処理の例です。

import _thread
import time

def run( threadName):
   count = 0
   for i in range(1,6):
      time.sleep(5)
      print ( threadName, i )

_thread.start_new_thread( run, ("child", ) )

for i in range(1,6):
   print ( 'main', i )
   time.sleep(5)

start_new_thread() 関数は新しいスレッドを生成し、run 関数を並行して呼び出します。run() 関数内にもプログラムのメインスレッドにもループがあり、それぞれで sleep() を呼び出しているため、以下のように両者の実行が交互に行われます。

main 1
child 1
main 2
child 2
main 3
child 3
main 4
child 4
main 5
child 5

ロックによるスレッド間の同期

スレッド間の同期は、Lock オブジェクトを使用することで実現できます。allocate_lock() 関数がロックオブジェクトを返します。このロックオブジェクトには、以下のメソッドが用意されています。

acquire()

このメソッドは、別のスレッドによって解放されるまで無条件にロックを取得します。同時にロックを取得できるのは1つのスレッドだけです。戻り値は、ロックの取得に成功した場合は True、失敗した場合は False になります。

release()

このメソッドはロックを解放します。ロックは事前に取得されている必要がありますが、必ずしも同じスレッドが取得したものである必要はありません。

次の例では、2つのスレッドを宣言し、それぞれが run() 関数を同時に実行します。一方のスレッドがロックを取得して synchronized 関数に入り、もう一方のスレッドは待機状態になります。

import _thread
import time

def run( threadName):
   lock.acquire()
   synchronized(threadName)
   lock.release()

def synchronized(threadName):
   print (threadName,"has acquired lock")
   counter = 10
   while counter:
      time.sleep(1)
      print ('*', end='')
      counter = counter-1
      print('\n{} has released lock'.format( threadName))

lock = _thread.allocate_lock()

_thread.start_new_thread( run, ("t1", ) )
_thread.start_new_thread( run, ("t2", ) )

実行結果

>>> t1 has acquired lock
**********
t1 has released lock
t2 has acquired lock
**********
t2 has released lock