Cách giao tiếp giữa các thread trong Python

Giao tiếp giữa các thread trong Python là quá trình cho phép các thread trao đổi dữ liệu và phối hợp hoạt động trong cùng một chương trình, giúp đảm bảo luồng thực thi diễn ra đúng thứ tự, tránh xung đột tài nguyên và tối ưu hiệu suất. Python cung cấp nhiều cơ chế đồng bộ như Locks, Events, Conditions, Semaphores để hỗ trợ giao tiếp giữa các thread. Trong bài viết này, mình sẽ hướng dẫn cách sử dụng Event và Condition để quản lý luồng dữ liệu giữa các thread một cách hiệu quả.

Những điểm chính

• Event Object trong Python: Hiểu cách Event Object hoạt động và vai trò của nó trong việc đồng bộ hóa luồng thực thi giữa các thread.
• Condition Object trong Python: Biết cách sử dụng Condition Object để quản lý việc giao tiếp giữa các thread một cách hiệu quả.
• Vietnix – Nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ tốc độ cao: Tìm hiểu về giải pháp web hosting tối ưu, giúp website hoạt động ổn định và nhanh chóng.
• Câu hỏi thường gặp: Giải đáp những thắc mắc phổ biến liên quan đến giao tiếp giữa các thread trong Python.

Event Object trong Python

Event Object trong Python là một cơ chế đồng bộ hóa giữa các thread, giúp quản lý trạng thái của một flag nội bộ. Trạng thái này có thể thay đổi bằng các phương thức điều khiển, cho phép các thread chờ đợi hoặc tiếp tục thực thi dựa trên điều kiện chung.

Mặc định, flag ban đầu có giá trị False. Khi phương thức set() được gọi, flag chuyển thành True, giải phóng các thread đang chờ. Ngược lại, phương thức clear() đặt lại flag về False, khiến các thread gọi wait() phải chờ đến khi flag được đặt lại thành True.

Các phương thức chính của Event Object:

• is_set(): Kiểm tra xem flag hiện tại có đang được đặt là True hay không.
• set(): Đặt flag thành True, giải phóng tất cả các thread đang chờ. Các thread gọi wait() sau khi flag đã True sẽ không bị chặn.
• clear(): Đặt flag về False, khiến các thread gọi wait() phải đợi cho đến khi set() được gọi.
• wait(timeout=None): Chặn thread hiện tại cho đến khi flag trở thành True. Nếu flag đã True từ trước, thread tiếp tục chạy ngay lập tức. Nếu có tham số timeout, thread sẽ đợi trong khoảng thời gian đó trước khi tiếp tục thực thi.

Dưới đây là một ví dụ mô phỏng cách Event Object có thể được sử dụng để đồng bộ hóa giữa các thread trong một hệ thống giám sát hosting. Giả sử, trong hệ thống giám sát, có một thread đảm nhận việc kiểm tra tải máy chủ theo chu kỳ và thông báo khi tài nguyên bị quá tải. Các thread khác sẽ chờ tín hiệu từ thread này để thực hiện các biện pháp xử lý.

from threading import Event, Thread
import time
# Biến kiểm soát quá trình chạy
terminate = False
def monitor_server():
    """Giám sát máy chủ và gửi tín hiệu khi phát hiện quá tải"""
    global terminate
    while not terminate:
        time.sleep(2)
        print("Hệ thống giám sát: Tài nguyên máy chủ đang ổn định.")
        event.set()  # Bật tín hiệu, các thread có thể tiếp tục
        time.sleep(3)
        print("Hệ thống giám sát: Cảnh báo! Máy chủ đang bị quá tải.")
        event.clear()  # Tắt tín hiệu, các thread phải đợi
def handle_alert():
    """Chờ tín hiệu từ hệ thống giám sát và thực hiện xử lý khi có cảnh báo"""
    global terminate
    while not terminate:
        print("Hệ thống xử lý: Chờ tín hiệu từ giám sát...")
        event.wait()  # Chờ đến khi tín hiệu được bật
        print("Hệ thống xử lý: Máy chủ ổn định, tiếp tục hoạt động bình thường.")
        while event.is_set() and not terminate:
            time.sleep(1)
        print("Hệ thống xử lý: Nhận cảnh báo! Tiến hành giảm tải.")
# Tạo Event Object
event = Event()
# Khởi chạy các thread
t1 = Thread(target=monitor_server)
t2 = Thread(target=handle_alert)
t1.start()
t2.start()
# Dừng chương trình sau 10 giây
time.sleep(10)
terminate = True
# Chờ các thread kết thúc
t1.join()
t2.join()
print("Hệ thống giám sát đã dừng.")

• Kết quả như sau:

Condition Object trong Python

Condition Object trong Python là một cơ chế đồng bộ hóa nâng cao được cung cấp bởi module threading. Nó cho phép các thread chờ một tín hiệu từ thread khác trước khi tiếp tục thực thi. Condition Object luôn đi kèm với một lock và cung cấp các phương thức để kiểm soát việc giao tiếp giữa các thread.

Các phương thức quan trọng của Condition Object:

• acquire(*args): Giành quyền kiểm soát lock đi kèm.
• release(): Giải phóng lock để thread khác có thể sử dụng.
• wait(timeout=None): Nhả lock và đưa thread vào trạng thái chờ đến khi được đánh thức bằng notify() hoặc notify_all().
• wait_for(predicate, timeout=None): Chờ cho đến khi điều kiện predicate được thỏa mãn hoặc hết thời gian chờ.
• notify(n=1): Đánh thức tối đa n thread đang chờ trên Condition.

Ví dụ 1: Đồng bộ hóa giữa hai thread bằng Condition Object

Ví dụ dưới đây minh họa cách một thread (thread A) chờ tín hiệu từ thread khác (thread B) trước khi tiếp tục.

from threading import Condition, Thread
import time
c = Condition()
def thread_a():
    print("Thread A bắt đầu")
    with c:
        print("Thread A đang chờ tín hiệu...")
        c.wait()
        print("Thread A nhận được tín hiệu!")
    print("Thread A kết thúc")
def thread_b():
    print("Thread B bắt đầu")
    with c:
        time.sleep(2)
        print("Gửi tín hiệu cho Thread A...")
        c.notify()
    print("Thread B kết thúc")
Thread(target=thread_a).start()
Thread(target=thread_b).start()

• Kết quả như sau:

Ví dụ 2: Truyền dữ liệu giữa các thread bằng Condition Object

Ví dụ này minh họa cách một thread (task A) tạo ra số ngẫu nhiên và thông báo cho thread khác (task B) để xử lý dữ liệu.

from threading import Condition, Thread
import time
import random
numbers = []
c = Condition()
def taskA():
    for _ in range(5):
        with c:
            num = random.randint(1, 10)
            print(f"Tạo số ngẫu nhiên: {num}")
            numbers.append(num)
            print("Gửi tín hiệu cập nhật")
            c.notify()
        time.sleep(0.3)
def taskB():
    for _ in range(5):
        with c:
            print("Đang chờ số mới...")
            while not numbers:
                c.wait()
            print(f"Nhận số: {numbers.pop()}")
        time.sleep(0.3)
t1 = Thread(target=taskB)
t2 = Thread(target=taskA)
t1.start()
t2.start()
t1.join()
t2.join()
print("Hoàn tất")

• Kết quả như sau:

Vietnix – Nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ tốc độ cao

Vietnix là đơn vị uy tín trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ web hosting, VPS, thuê máy chủ và domain, mang đến giải pháp lưu trữ mạnh mẽ với hiệu suất cao, bảo mật tối ưu. Hệ thống hạ tầng hiện đại, kết hợp với đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp hỗ trợ 24/7, giúp website vận hành nhanh chóng, ổn định. Hơn 80.000 khách hàng đã tin tưởng sử dụng dịch vụ web hosting tại Vietnix để đảm bảo tốc độ, an toàn dữ liệu. Đăng ký ngay để trải nghiệm dịch vụ chất lượng!

Thông tin liên hệ:

• Hotline: 18001093
• Email: sales@vietnix.com.vn 
• Địa chỉ: 265 Hồng Lạc, Phường 10, Quận Tân Bình, Thành Phố Hồ Chí Minh.
• Website: https://vietnix.vn/

Lời kết

Giao tiếp giữa các thread trong Python đóng vai trò quan trọng trong việc đồng bộ và trao đổi dữ liệu giữa các luồng. Việc lựa chọn cơ chế phù hợp như Queue, Event, Condition, Lock hay Semaphore giúp đảm bảo hiệu suất và tránh các vấn đề như deadlock hay race condition. Bằng cách hiểu rõ từng phương pháp và áp dụng đúng trong từng trường hợp, bạn có thể tối ưu hóa chương trình đa luồng một cách an toàn và hiệu quả. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết!

Mọi người cũng xem: