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 我經(jīng)常被問到如何殺死一個(gè)后臺(tái)線程，這個(gè)問題的答案讓很多人不開心: 線程是殺不死的。在本文中，我將向您展示 Python 中用于終止線程的兩個(gè)選項(xiàng)。

如果我們是一個(gè)好奇寶寶的話，可能會(huì)遇到這樣一個(gè)問題，就是：如何殺死一個(gè) Python 的后臺(tái)線程呢？我們可能嘗試解決這個(gè)問題，卻發(fā)現(xiàn)線程是殺不死的。而本文中將展示，在 Python 中用于終止線程的兩個(gè)方式。

1. 線程無法結(jié)束

A Threaded Example

•  下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的，多線程的示例代碼。 

import random  
import threading  
import time  
def bg_thread():  
    for i in range(1, 30):  
        print(f'{i} of 30 iterations...')  
        time.sleep(random.random())  # do some work...  
    print(f'{i} iterations completed before exiting.')  
th = threading.Thread(target=bg_thread)  
th.start()  
th.join() 

•  使用下面命令來運(yùn)行程序，在下面的程序運(yùn)行中，當(dāng)跑到第 7 次迭代時(shí)，按下 Ctrl-C 來中斷程序，發(fā)現(xiàn)后臺(tái)運(yùn)行的程序并沒有終止掉。而在第 13 次迭代時(shí)，再次按下 Ctrl-C 來中斷程序，發(fā)現(xiàn)程序真的退出了。 

$ python thread.py  
1 of 30 iterations...  
2 of 30 iterations...  
3 of 30 iterations...  
4 of 30 iterations...  
5 of 30 iterations...  
6 of 30 iterations...  
7 of 30 iterations...  
^CTraceback (most recent call last):  
  File "thread.py", line 14, in <module>  
    th.join()  
  File "/Users/mgrinberg/.pyenv/versions/3.8.6/lib/python3.8/threading.py", line 1011, in join  
    self._wait_for_tstate_lock()  
  File "/Users/mgrinberg/.pyenv/versions/3.8.6/lib/python3.8/threading.py", line 1027, in _wait_for_tstate_lock  
    elif lock.acquire(block, timeout):  
KeyboardInterrupt  
8 of 30 iterations...  
9 of 30 iterations...  
10 of 30 iterations...  
11 of 30 iterations...  
12 of 30 iterations...  
13 of 30 iterations...  
^CException ignored in: <module 'threading' from '/Users/mgrinberg/.pyenv/versions/3.8.6/lib/python3.8/threading.py'>  
Traceback (most recent call last):  
  File "/Users/mgrinberg/.pyenv/versions/3.8.6/lib/python3.8/threading.py", line 1388, in _shutdown  
    lock.acquire()  
KeyboardInterrupt: 

•  這很奇怪，不是嗎？究其原因是，Python 有一些邏輯是會(huì)在進(jìn)程退出前運(yùn)行的，專門用來等待任何沒有被配置為守護(hù)線程的后臺(tái)線程結(jié)束，然后再把控制權(quán)真正交給操作系統(tǒng)。因此，該進(jìn)程在其主線程運(yùn)行時(shí)收到到了中斷信號(hào)，并準(zhǔn)備退出。首先，它需要等待后臺(tái)線程運(yùn)行結(jié)束。但是，這個(gè)線程對(duì)中斷一無所知，這個(gè)線程只知道它需要在運(yùn)行結(jié)束前完成 30 次迭代。
•  Python 在退出過程中使用的等待機(jī)制有一個(gè)規(guī)定，當(dāng)收到第二個(gè)中斷信號(hào)時(shí)，就會(huì)中止。這就是為什么第二個(gè) Ctrl-C 會(huì)立即結(jié)束進(jìn)程。所以我們看到了，線程是不能被殺死！在下面的章節(jié)中，將向展示 Python 中的兩個(gè)方式，來使線程及時(shí)結(jié)束。

2. 使用守護(hù)進(jìn)程

Daemon Threads

•  在上面提到過，在 Python 退出之前，它會(huì)等待任何非守護(hù)線程的線程。而守護(hù)線程就是，一個(gè)不會(huì)阻止 Python 解釋器退出的線程。
•  如何使一個(gè)線程成為一個(gè)守護(hù)線程？所有的線程對(duì)象都有一個(gè) daemon 屬性，可以在啟動(dòng)線程之前將這個(gè)屬性設(shè)置為 True，然后該線程就會(huì)被視為一個(gè)守護(hù)線程。下面是上面的示例應(yīng)用程序，修改后守護(hù)線程版本: 

import random  
import threading  
import time  
def bg_thread():  
    for i in range(1, 30):  
        print(f'{i} of 30 iterations...')  
        time.sleep(random.random())  # do some work...  
    print(f'{i} iterations completed before exiting.')  
th = threading.Thread(target=bg_thread)  
th.daemon = True  
th.start()  
th.join() 

•  再次運(yùn)行它，并嘗試中斷它，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)執(zhí)行 Ctrl-C 后進(jìn)程立即就退出了。 

~ $ python x.py  
1 of 30 iterations...  
2 of 30 iterations...  
3 of 30 iterations...  
4 of 30 iterations...  
5 of 30 iterations...  
6 of 30 iterations...  
^CTraceback (most recent call last):  
  File "thread.py", line 15, in <module>  
    th.join()  
  File "/Users/mgrinberg/.pyenv/versions/3.8.6/lib/python3.8/threading.py", line 1011, in join  
    self._wait_for_tstate_lock()  
  File "/Users/mgrinberg/.pyenv/versions/3.8.6/lib/python3.8/threading.py", line 1027, in _wait_for_tstate_lock  
    elif lock.acquire(block, timeout):  
KeyboardInterrupt 

•  那么這個(gè)線程會(huì)發(fā)生什么呢？線程繼續(xù)運(yùn)行，就像什么都沒發(fā)生一樣，直到 Python 進(jìn)程終止并返回到操作系統(tǒng)。這時(shí)，線程就不存在了。你可能認(rèn)為這實(shí)際上是一種殺死線程的方法，但要考慮到以這種方式殺死線程，你必須同時(shí)殺死進(jìn)程。

3. 使用事件對(duì)象

Python Events

•  使用守護(hù)線程，是一種避免在多線程程序中處理意外中斷的簡(jiǎn)單方法，但這是一種只在進(jìn)程退出的特殊情況下才有效的技巧。不幸的是，有些時(shí)候，一個(gè)應(yīng)用程序可能想結(jié)束一個(gè)線程而不必殺死自己。另外，有些線程可能需要在退出前執(zhí)行清理工作，而守護(hù)線程則不允許這樣操作。
•  那么，還有什么其他選擇呢？既然不可能強(qiáng)制線程結(jié)束，那么唯一的選擇就是給它添加邏輯，讓它在被要求退出時(shí)自愿退出。有多種方法都可以解決上述問題，但我特別喜歡的一種方法，就是使用一個(gè) Event 對(duì)象。

Event 類是由 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的線程模塊提供，你可以通過實(shí)例化類來創(chuàng)建一個(gè)事件對(duì)象，就像下面這個(gè)樣子: 

exit_event = threading.Event() 

•  Event 對(duì)象可以處于兩種狀態(tài)之一: set 或 not set。當(dāng)我們實(shí)例化創(chuàng)建之后，默認(rèn)事件并沒有被設(shè)置。
  •   若要將事件狀態(tài)更改為 set，則可以調(diào)用 set()方法；
  •   要查明是否設(shè)置了事件，使用 is_set() 方法，設(shè)置了則返回 True;
  •   還可以使用 wait() 方法等待事件，等待操作阻塞直到設(shè)置事件(可以設(shè)置超時(shí))
•  其核心思路，就是在線程需要退出的時(shí)候設(shè)置事件。然后，線程需要經(jīng)常地檢查事件的狀態(tài)(通常是在循環(huán)中)，并在發(fā)現(xiàn)事件已經(jīng)設(shè)置時(shí)處理自己的終止。對(duì)于上面顯示的示例，一個(gè)好的解決方案是添加一個(gè)捕獲 Ctrl-C 中斷的信號(hào)處理程序，而不是突然退出，只需設(shè)置事件并讓線程優(yōu)雅地結(jié)束。 

import random  
import signal  
import threading  
import time  
exit_event = threading.Event()  
def bg_thread():  
    for i in range(1, 30):  
        print(f'{i} of 30 iterations...')  
        time.sleep(random.random())  # do some work...  
        if exit_event.is_set():  
            break 
     print(f'{i} iterations completed before exiting.')    
def signal_handler(signum, frame):  
    exit_event.set()  
signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)  
th = threading.Thread(target=bg_thread)  
th.start()  
th.join() 

•  如果你嘗試中斷這個(gè)版本的應(yīng)用程序，一切看起來都會(huì)更好: 

$ python thread.py  
1 of 30 iterations...  
2 of 30 iterations...  
3 of 30 iterations...  
4 of 30 iterations...  
5 of 30 iterations...  
6 of 30 iterations...  
7 of 30 iterations...  
^C7 iterations completed before exiting. 

•  需要注意的是，中斷是如何被優(yōu)雅地處理的，以及線程能夠運(yùn)行在循環(huán)之后出現(xiàn)的代碼。如果當(dāng)線程需要在退出之前，關(guān)閉文件句柄或數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)，這種方式就非常有用了。其能夠在線程退出之前，運(yùn)行清理代碼有時(shí)是必要的，以避免資源泄漏。我在上面提到過，event 對(duì)象也是可以等待的: 

for i in range(1, 30):  
    print(f'{i} of 30 iterations...')  
    time.sleep(random.random())  
    if exit_event.is_set():  
        break 

•  在每個(gè)迭代中，都有一個(gè)對(duì) time.sleep() 的調(diào)用，這將阻塞線程。如果在線程 sleep 時(shí)設(shè)置了退出事件，那么它就不能檢查事件的狀態(tài)，因此在線程能夠退出之前會(huì)有一個(gè)小的延遲。在這種情況下，如果有 sleep，使用 wait() 方法將 sleep 與 event 對(duì)象的檢查結(jié)合起來會(huì)更有效: 

for i in range(1, 30):  
     print(f'{i} of 30 iterations...')  
     if exit_event.wait(timeout=random.random()):  
         break          

•  這個(gè)解決方案有效地為提供了一個(gè)可中斷的 sleep，因?yàn)樵诰€程停留在 wait() 調(diào)用的中間時(shí)設(shè)置了事件，那么等待將立即返回。

4. 總結(jié)陳述說明

Conclusion

•  你知道 Python 中的 event 對(duì)象嗎？它們是比較簡(jiǎn)單的同步原語(yǔ)之一，不僅可以用作退出信號(hào)，而且在線程需要等待某些外部條件發(fā)生的許多其他情況下也可以使用。