# Python多线程
多线程类似于同时执行多个不同程序，多线程运行有如下优点：
* 使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。
* 用户界面可以更加吸引人，这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度
* 程序的运行速度可能加快
* 在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下我们可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。
线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
每个线程都有他自己的一组CPU寄存器，称为线程的上下文，该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。
指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器，线程总是在进程得到上下文中运行的，这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。
* 线程可以被抢占（中断）。
* 在其他线程正在运行时，线程可以暂时搁置（也称为睡眠） -- 这就是线程的退让。
## 开始学习Python线程
Python中使用线程有两种方式：函数或者用类来包装线程对象。
函数式：调用thread模块中的start_new_thread()函数来产生新线程。语法如下:
```
thread.start_new_thread ( function, args[, kwargs] )
```
参数说明:
* function - 线程函数。
* args - 传递给线程函数的参数,他必须是个tuple类型。
* kwargs - 可选参数。
实例：
```
#!/usr/bin/python
import thread
import time
# 为线程定义一个函数
def print_time( threadName, delay):
count = 0
while count < 5:
time.sleep(delay)
count += 1
print "%s: %s" % ( threadName, time.ctime(time.time()) )
# 创建两个线程
try:
thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-1", 2, ) )
thread.start_new_thread( print_time, ("Thread-2", 4, ) )
except:
print "Error: unable to start thread"
while 1:
pass
```
执行以上程序输出结果如下：
```
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:17 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:19 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:19 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:21 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:23 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:23 2009
Thread-1: Thu Jan 22 15:42:25 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:27 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:31 2009
Thread-2: Thu Jan 22 15:42:35 2009
```
线程的结束一般依靠线程函数的自然结束；也可以在线程函数中调用thread.exit()，他抛出SystemExit exception，达到退出线程的目的。
## 线程模块
Python通过两个标准库thread和threading提供对线程的支持。thread提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁。
thread 模块提供的其他方法：
* threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
* threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
* threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。
除了使用方法外，线程模块同样提供了Thread类来处理线程，Thread类提供了以下方法:
* **run():** 用以表示线程活动的方法。
* **start():**启动线程活动。
* **join([time]):** 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
* **isAlive():** 返回线程是否活动的。
* **getName():** 返回线程名。
* **setName():** 设置线程名。
## 使用Threading模块创建线程
使用Threading模块创建线程，直接从threading.Thread继承，然后重写__init__方法和run方法：
```
#!/usr/bin/python
import threading
import time
exitFlag = 0
class myThread (threading.Thread): #继承父类threading.Thread
def __init__(self, threadID, name, counter):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.counter = counter
def run(self): #把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
print "Starting " + self.name
print_time(self.name, self.counter, 5)
print "Exiting " + self.name
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
if exitFlag:
thread.exit()
time.sleep(delay)
print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
counter -= 1
# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)
# 开启线程
thread1.start()
thread2.start()
print "Exiting Main Thread"
```
以上程序执行结果如下；
```
Starting Thread-1
Starting Thread-2
Exiting Main Thread
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:03 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:04 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:04 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:05 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:06 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:06 2013
Thread-1: Thu Mar 21 09:10:07 2013
Exiting Thread-1
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:08 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:10 2013
Thread-2: Thu Mar 21 09:10:12 2013
Exiting Thread-2
```
## 线程同步
如果多个线程共同对某个数据修改，则可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，需要对多个线程进行同步。
使用Thread对象的Lock和Rlock可以实现简单的线程同步，这两个对象都有acquire方法和release方法，对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到acquire和release方法之间。如下：
多线程的优势在于可以同时运行多个任务（至少感觉起来是这样）。但是当线程需要共享数据时，可能存在数据不同步的问题。
考虑这样一种情况：一个列表里所有元素都是0，线程"set"从后向前把所有元素改成1，而线程"print"负责从前往后读取列表并打印。
那么，可能线程"set"开始改的时候，线程"print"便来打印列表了，输出就成了一半0一半1，这就是数据的不同步。为了避免这种情况，引入了锁的概念。
锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程比如"set"要访问共享数据时，必须先获得锁定；如果已经有别的线程比如"print"获得锁定了，那么就让线程"set"暂停，也就是同步阻塞；等到线程"print"访问完毕，释放锁以后，再让线程"set"继续。
经过这样的处理，打印列表时要么全部输出0，要么全部输出1，不会再出现一半0一半1的尴尬场面。
实例：
```
#!/usr/bin/python
import threading
import time
class myThread (threading.Thread):
def __init__(self, threadID, name, counter):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.counter = counter
def run(self):
print "Starting " + self.name
# 获得锁，成功获得锁定后返回True
# 可选的timeout参数不填时将一直阻塞直到获得锁定
# 否则超时后将返回False
threadLock.acquire()
print_time(self.name, self.counter, 3)
# 释放锁
threadLock.release()
def print_time(threadName, delay, counter):
while counter:
time.sleep(delay)
print "%s: %s" % (threadName, time.ctime(time.time()))
counter -= 1
threadLock = threading.Lock()
threads = []
# 创建新线程
thread1 = myThread(1, "Thread-1", 1)
thread2 = myThread(2, "Thread-2", 2)
# 开启新线程
thread1.start()
thread2.start()
# 添加线程到线程列表
threads.append(thread1)
threads.append(thread2)
# 等待所有线程完成
for t in threads:
t.join()
print "Exiting Main Thread"
```
## 线程优先级队列（ Queue）
Python的Queue模块中提供了同步的、线程安全的队列类，包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列PriorityQueue。这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用。可以使用队列来实现线程间的同步。
Queue模块中的常用方法:
* Queue.qsize() 返回队列的大小
* Queue.empty() 如果队列为空，返回True,反之False
* Queue.full() 如果队列满了，返回True,反之False
* Queue.full 与 maxsize 大小对应
* Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间
* Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)
* Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间
* Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)
* Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
* Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作
实例:
```
#!/usr/bin/python
import Queue
import threading
import time
exitFlag = 0
class myThread (threading.Thread):
def __init__(self, threadID, name, q):
threading.Thread.__init__(self)
self.threadID = threadID
self.name = name
self.q = q
def run(self):
print "Starting " + self.name
process_data(self.name, self.q)
print "Exiting " + self.name
def process_data(threadName, q):
while not exitFlag:
queueLock.acquire()
if not workQueue.empty():
data = q.get()
queueLock.release()
print "%s processing %s" % (threadName, data)
else:
queueLock.release()
time.sleep(1)
threadList = ["Thread-1", "Thread-2", "Thread-3"]
nameList = ["One", "Two", "Three", "Four", "Five"]
queueLock = threading.Lock()
workQueue = Queue.Queue(10)
threads = []
threadID = 1
# 创建新线程
for tName in threadList:
thread = myThread(threadID, tName, workQueue)
thread.start()
threads.append(thread)
threadID += 1
# 填充队列
queueLock.acquire()
for word in nameList:
workQueue.put(word)
queueLock.release()
# 等待队列清空
while not workQueue.empty():
pass
# 通知线程是时候退出
exitFlag = 1
# 等待所有线程完成
for t in threads:
t.join()
print "Exiting Main Thread"
```
以上程序执行结果：
```
Starting Thread-1
Starting Thread-2
Starting Thread-3
Thread-1 processing One
Thread-2 processing Two
Thread-3 processing Three
Thread-1 processing Four
Thread-2 processing Five
Exiting Thread-3
Exiting Thread-1
Exiting Thread-2
Exiting Main Thread
```
# python XML解析
## 什么是XML？
XML 指可扩展标记语言（e**X**tensible **M**arkup **L**anguage）。 你可以通过本站学习[XML教程](/xml/xml-tutorial.html "XML教程")
XML 被设计用来传输和存储数据。
XML是一套定义语义标记的规则，这些标记将文档分成许多部件并对这些部件加以标识。
它也是元标记语言，即定义了用于定义其他与特定领域有关的、语义的、结构化的标记语言的句法语言。
## python对XML的解析
常见的XML编程接口有DOM和SAX，这两种接口处理XML文件的方式不同，当然使用场合也不同。
python有三种方法解析XML，SAX，DOM，以及ElementTree:
### 1.SAX (simple API for XML )
pyhton 标准库包含SAX解析器，SAX用事件驱动模型，通过在解析XML的过程中触发一个个的事件并调用用户定义的回调函数来处理XML文件。
### 2.DOM(Document Object Model)
将XML数据在内存中解析成一个树，通过对树的操作来操作XML。
### 3.ElementTree(元素树)
ElementTree就像一个轻量级的DOM，具有方便友好的API。代码可用性好，速度快，消耗内存少。
**注：**因DOM需要将XML数据映射到内存中的树，一是比较慢，二是比较耗内存，而SAX流式读取XML文件，比较快，占用内存少，但需要用户实现回调函数（handler）。
本章节使用到的XML实例文件movies.xml内容如下：
```
<collection shelf="New Arrivals">
<movie title="Enemy Behind">
<type>War, Thriller</type>
<format>DVD</format>
<year>2003</year>
<rating>PG</rating>
<stars>10</stars>
<description>Talk about a US-Japan war</description>
</movie>
<movie title="Transformers">
<type>Anime, Science Fiction</type>
<format>DVD</format>
<year>1989</year>
<rating>R</rating>
<stars>8</stars>
<description>A schientific fiction</description>
</movie>
<movie title="Trigun">
<type>Anime, Action</type>
<format>DVD</format>
<episodes>4</episodes>
<rating>PG</rating>
<stars>10</stars>
<description>Vash the Stampede!</description>
</movie>
<movie title="Ishtar">
<type>Comedy</type>
<format>VHS</format>
<rating>PG</rating>
<stars>2</stars>
<description>Viewable boredom</description>
</movie>
</collection>
```
## python使用SAX解析xml
SAX是一种基于事件驱动的API。
利用SAX解析XML文档牵涉到两个部分:解析器和事件处理器。
解析器负责读取XML文档,并向事件处理器发送事件,如元素开始跟元素结束事件;
而事件处理器则负责对事件作出相应,对传递的XML数据进行处理。
<psax适于处理下面的问题：< p="">
* 1、对大型文件进行处理；
* 2、只需要文件的部分内容，或者只需从文件中得到特定信息。
* 3、想建立自己的对象模型的时候。
在python中使用sax方式处理xml要先引入xml.sax中的parse函数，还有xml.sax.handler中的ContentHandler。
### ContentHandler类方法介绍
**characters(content)方法**
调用时机：
从行开始，遇到标签之前，存在字符，content的值为这些字符串。
从一个标签，遇到下一个标签之前， 存在字符，content的值为这些字符串。
从一个标签，遇到行结束符之前，存在字符，content的值为这些字符串。
标签可以是开始标签，也可以是结束标签。
**startDocument()方法**
文档启动的时候调用。
**endDocument()方法**
解析器到达文档结尾时调用。
**startElement(name, attrs)方法**
遇到XML开始标签时调用，name是标签的名字，attrs是标签的属性值字典。
**endElement(name)方法**
遇到XML结束标签时调用。
## make_parser方法
以下方法创建一个新的解析器对象并返回。
```
xml.sax.make_parser( [parser_list] )
```
参数说明:
* **parser_list** - 可选参数，解析器列表
## parser方法
以下方法创建一个 SAX 解析器并解析xml文档：
```
xml.sax.parse( xmlfile, contenthandler[, errorhandler])
```
参数说明:
* **xmlfile** - xml文件名
* **contenthandler** - 必须是一个ContentHandler的对象
* **errorhandler** - 如果指定该参数，errorhandler必须是一个SAX ErrorHandler对象
## parseString方法
parseString方法创建一个XML解析器并解析xml字符串：
```
xml.sax.parseString(xmlstring, contenthandler[, errorhandler])
```
参数说明:
* **xmlstring** - xml字符串
* **contenthandler** - 必须是一个ContentHandler的对象
* **errorhandler** - 如果指定该参数，errorhandler必须是一个SAX ErrorHandler对象
## Python 解析XML实例
```
#!/usr/bin/python
import xml.sax
class MovieHandler( xml.sax.ContentHandler ):
def __init__(self):
self.CurrentData = ""
self.type = ""
self.format = ""
self.year = ""
self.rating = ""
self.stars = ""
self.description = ""
# 元素开始事件处理
def startElement(self, tag, attributes):
self.CurrentData = tag
if tag == "movie":
print "*****Movie*****"
title = attributes["title"]
print "Title:", title
# 元素结束事件处理
def endElement(self, tag):
if self.CurrentData == "type":
print "Type:", self.type
elif self.CurrentData == "format":
print "Format:", self.format
elif self.CurrentData == "year":
print "Year:", self.year
elif self.CurrentData == "rating":
print "Rating:", self.rating
elif self.CurrentData == "stars":
print "Stars:", self.stars
elif self.CurrentData == "description":
print "Description:", self.description
self.CurrentData = ""
# 内容事件处理
def characters(self, content):
if self.CurrentData == "type":
self.type = content
elif self.CurrentData == "format":
self.format = content
elif self.CurrentData == "year":
self.year = content
elif self.CurrentData == "rating":
self.rating = content
elif self.CurrentData == "stars":
self.stars = content
elif self.CurrentData == "description":
self.description = content
if ( __name__ == "__main__"):
# 创建一个 XMLReader
parser = xml.sax.make_parser()
# turn off namepsaces
parser.setFeature(xml.sax.handler.feature_namespaces, 0)
# 重写 ContextHandler
Handler = MovieHandler()
parser.setContentHandler( Handler )
parser.parse("movies.xml")
```
以上代码执行结果如下：
```
*****Movie*****
Title: Enemy Behind
Type: War, Thriller
Format: DVD
Year: 2003
Rating: PG
Stars: 10
Description: Talk about a US-Japan war
*****Movie*****
Title: Transformers
Type: Anime, Science Fiction
Format: DVD
Year: 1989
Rating: R
Stars: 8
Description: A schientific fiction
*****Movie*****
Title: Trigun
Type: Anime, Action
Format: DVD
Rating: PG
Stars: 10
Description: Vash the Stampede!
*****Movie*****
Title: Ishtar
Type: Comedy
Format: VHS
Rating: PG
Stars: 2
Description: Viewable boredom
```
完整的 SAX API 文档请查阅[Python SAX APIs](//docs.python.org/library/xml.sax.html)
## 使用xml.dom解析xml
文件对象模型（Document Object Model，简称DOM），是W3C组织推荐的处理可扩展置标语言的标准编程接口。
一个 DOM 的解析器在解析一个 XML 文档时，一次性读取整个文档，把文档中所有元素保存在内存中的一个树结构里，之后你可以利用DOM 提供的不同的函数来读取或修改文档的内容和结构，也可以把修改过的内容写入xml文件。
python中用xml.dom.minidom来解析xml文件，实例如下：
```
#!/usr/bin/python
from xml.dom.minidom import parse
import xml.dom.minidom
# 使用minidom解析器打开 XML 文档
DOMTree = xml.dom.minidom.parse("movies.xml")
collection = DOMTree.documentElement
if collection.hasAttribute("shelf"):
print "Root element : %s" % collection.getAttribute("shelf")
# 在集合中获取所有电影
movies = collection.getElementsByTagName("movie")
# 打印每部电影的详细信息
for movie in movies:
print "*****Movie*****"
if movie.hasAttribute("title"):
print "Title: %s" % movie.getAttribute("title")
type = movie.getElementsByTagName('type')[0]
print "Type: %s" % type.childNodes[0].data
format = movie.getElementsByTagName('format')[0]
print "Format: %s" % format.childNodes[0].data
rating = movie.getElementsByTagName('rating')[0]
print "Rating: %s" % rating.childNodes[0].data
description = movie.getElementsByTagName('description')[0]
print "Description: %s" % description.childNodes[0].data
```
以上程序执行结果如下：
```
Root element : New Arrivals
*****Movie*****
Title: Enemy Behind
Type: War, Thriller
Format: DVD
Rating: PG
Description: Talk about a US-Japan war
*****Movie*****
Title: Transformers
Type: Anime, Science Fiction
Format: DVD
Rating: R
Description: A schientific fiction
*****Movie*****
Title: Trigun
Type: Anime, Action
Format: DVD
Rating: PG
Description: Vash the Stampede!
*****Movie*****
Title: Ishtar
Type: Comedy
Format: VHS
Rating: PG
Description: Viewable boredom
```
完整的 DOM API 文档请查阅[Python DOM APIs](//docs.python.org/library/xml.dom.html)。
# python GUI编程(Tkinter)
python提供了多个图形开发界面的库，几个常用Python GUI库如下：
* **Tkinter：** Tkinter模块("Tk 接口")是Python的标准Tk GUI工具包的接口.Tk和Tkinter可以在大多数的Unix平台下使用,同样可以应用在Windows和Macintosh系统里.,Tk8.0的后续版本可以实现本地窗口风格,并良好地运行在绝大多数平台中。
* **wxPython：**wxPython 是一款开源软件，是 Python 语言的一套优秀的 GUI 图形库，允许 Python 程序员很方便的创建完整的、功能键全的 GUI 用户界面。
* **Jython：**Jython程序可以和Java无缝集成。除了一些标准模块，Jython使用Java的模块。Jython几乎拥有标准的Python中不依赖于C语言的全部模块。比如，Jython的用户界面将使用Swing，AWT或者SWT。Jython可以被动态或静态地编译成Java字节码。
## Tkinter 编程
Tkinter 是Python的标准GUI库。Python使用Tkinter可以快速的创建GUI应用程序。
由于Tkinter是内置到python的安装包中、只要安装好Python之后就能import Tkinter库、而且IDLE也是用Tkinter编写而成、对于简单的图形界面Tkinter还是能应付自如。
创建一个GUI程序
* 1、导入Tkinter模块
* 2、创建控件
* 3、指定这个控件的master， 即这个控件属于哪一个
* 4、告诉GM(geometry manager)有一个控件产生了。
实例:
```
#!/usr/bin/python
import Tkinter
top = Tkinter.Tk()
# 进入消息循环
top.mainloop()
```
以上代码执行结果如下图:
## Tkinter 组件
Tkinter的提供各种控件，如按钮，标签和文本框，一个GUI应用程序中使用。这些控件通常被称为控件或者部件。
目前有15种Tkinter的部件。我们提出这些部件以及一个简短的介绍，在下面的表:
| 控件 | 描述 |
| --- | --- |
| Button | 按钮控件；在程序中显示按钮。 |
| Canvas | 画布控件；显示图形元素如线条或文本 |
| Checkbutton | 多选框控件；用于在程序中提供多项选择框 |
| Entry | 输入控件；用于显示简单的文本内容 |
| Frame | 框架控件；在屏幕上显示一个矩形区域，多用来作为容器 |
| Label | 标签控件；可以显示文本和位图 |
| Listbox | 列表框控件；在Listbox窗口小部件是用来显示一个字符串列表给用户 |
| Menubutton | 菜单按钮控件，由于显示菜单项。 |
| Menu | 菜单控件；显示菜单栏,下拉菜单和弹出菜单 |
| Message | 消息控件；用来显示多行文本，与label比较类似 |
| Radiobutton | 单选按钮控件；显示一个单选的按钮状态 |
| Scale | 范围控件；显示一个数值刻度，为输出限定范围的数字区间 |
| Scrollbar | 滚动条控件，当内容超过可视化区域时使用，如列表框。. |
| Text | 文本控件；用于显示多行文本 |
| Toplevel | 容器控件；用来提供一个单独的对话框，和Frame比较类似 |
| Spinbox | 输入控件；与Entry类似，但是可以指定输入范围值 |
| PanedWindow | PanedWindow是一个窗口布局管理的插件，可以包含一个或者多个子控件。 |
| LabelFrame | labelframe 是一个简单的容器控件。常用与复杂的窗口布局。 |
| tkMessageBox | 用于显示你应用程序的消息框。 |
## 标准属性
标准属性也就是所有控件的共同属性，如大小，字体和颜色等等。
| 属性 | 描述 |
| --- | --- |
| Dimension | 控件大小； |
| Color | 控件颜色； |
| Font | 控件字体； |
| Anchor | 锚点； |
| Relief | 控件样式； |
| Bitmap | 位图； |
| Cursor | 光标； |
## 几何管理
Tkinter控件有特定的几何状态管理方法，管理整个控件区域组织，一下是Tkinter公开的几何管理类：包、网格、位置
| 几何方法 | 描述 |
| --- | --- |
| pack() | 包装； |
| grid() | 网格； |
| place() | 位置； |
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