threading.Condition

スレッディング・コンディション（標準ライブラリ）

意味スレッド間同期と状態管理

threading.Conditionとは？

threading.Conditionは、スレッド間で同期を取りながら、共有リソースへのアクセスを制御するための仕組みです。Conditionは、LockとEventを組み合わせたようなもので、特定の条件が満たされるまでスレッドを待機させたり、条件が満たされたことを他のスレッドに通知したりできます。

threading.Conditionの具体的な使い方

条件変数を使用した生産者-消費者パターン

import threading
import time
import random

class Buffer:
    def __init__(self, size):
        self.buffer = []
        self.size = size
        self.condition = threading.Condition()

    def produce(self, item):
        with self.condition:
            while len(self.buffer) == self.size:
                print('バッファが満杯です。生産者が待機中...')
                self.condition.wait()
            self.buffer.append(item)
            print(f'生産: {item}')
            self.condition.notify()

    def consume(self):
        with self.condition:
            while len(self.buffer) == 0:
                print('バッファが空です。消費者が待機中...')
                self.condition.wait()
            item = self.buffer.pop(0)
            print(f'消費: {item}')
            self.condition.notify()
        return item

def producer(buffer):
    for i in range(10):
        time.sleep(random.random())
        buffer.produce(i)

def consumer(buffer):
    for i in range(10):
        time.sleep(random.random())
        buffer.consume()

buffer = Buffer(5)
producer_thread = threading.Thread(target=producer, args=(buffer,))
consumer_thread = threading.Thread(target=consumer, args=(buffer,))

producer_thread.start()
consumer_thread.start()

producer_thread.join()
consumer_thread.join()

print('すべての処理が完了しました。')

👇出力結果

生産: 0
消費: 0
生産: 1
生産: 2
消費: 1
生産: 3
消費: 2
生産: 4
消費: 3
生産: 5
消費: 4
生産: 6
消費: 5
生産: 7
消費: 6
生産: 8
消費: 7
生産: 9
消費: 8
消費: 9
すべての処理が完了しました。

このコードは、threading.Conditionを使用して生産者-消費者パターンを実装しています。Bufferクラスは、最大サイズが決められたバッファを表現し、生産者と消費者の同期を管理します。生産者がバッファに項目を追加し、消費者がバッファから項目を取り出します。バッファが満杯の場合、生産者は待機し、空の場合は消費者が待機します。Conditionを使用することで、効率的にスレッド間の通信と同期を実現しています。

threading.Conditionに関するよくある質問

Q. Conditionの主な用途は？

A. Conditionの主な用途は、複数のスレッド間で複雑な同期を実現することです。特に、特定の条件が満たされるまでスレッドを待機させ、条件が満たされたときに通知する場合に使用します。生産者-消費者パターンの実装によく利用されます。

Q. wait()とnotify()の違いは？

A. wait()は、条件が満たされるまでスレッドを待機状態にします。notify()は、待機中のスレッドの1つを起こします。notify_all()は全ての待機中のスレッドを起こします。wait()を呼び出したスレッドは、他のスレッドがnotify()またはnotify_all()を呼び出すまで待機します。

Q. Lockとの違いは何ですか？

A. Conditionは、Lockの機能を内包しつつ、より高度な同期機能を提供します。Lockは単純に排他制御を行うのに対し、Conditionは条件に基づいてスレッドを待機させたり、通知したりできます。Conditionは内部でLockを使用しており、より柔軟なスレッド間通信が可能です。

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