面试题：Python中信号量与锁在多线程编程中的应用差异

信号量（Semaphore）与锁（Lock）的主要差异

控制访问数量：
- 锁（Lock）：本质上是二元信号量，只允许一个线程进入临界区，用于保证同一时间只有一个线程能访问共享资源，就像一把钥匙对应一扇门，只有拿到钥匙（获取锁）的线程才能进入房间（访问资源）。
- 信号量（Semaphore）：可以允许一定数量的线程同时进入临界区，通过设置内部计数器来控制同时访问资源的线程数量，例如可以想象为有多个房间，信号量的计数器表示房间数量，有相应数量的钥匙，多个线程可以同时拿到钥匙进入房间。
适用场景：
- 锁（Lock）：适用于资源只能被一个线程独占访问的场景，如对共享文件的写入操作，避免数据冲突。
- 信号量（Semaphore）：适用于资源允许一定数量线程同时访问的场景，例如数据库连接池，允许一定数量的线程同时获取连接进行数据库操作。

代码示例

锁（Lock）示例

import threading


# 共享资源
counter = 0
lock = threading.Lock()


def increment():
    global counter
    # 获取锁
    lock.acquire()
    try:
        counter = counter + 1
    finally:
        # 释放锁
        lock.release()


threads = []
for _ in range(10):
    t = threading.Thread(target=increment)
    threads.append(t)
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

print(f"Final counter value: {counter}")

在这个示例中，lock.acquire() 获取锁，确保只有一个线程能修改 counter，lock.release() 释放锁，让其他线程有机会获取锁并修改 counter。

信号量（Semaphore）示例

import threading


# 创建一个信号量，允许3个线程同时访问
semaphore = threading.Semaphore(3)


def access_resource():
    # 获取信号量
    semaphore.acquire()
    try:
        print(f"{threading.current_thread().name} has access to the resource.")
    finally:
        # 释放信号量
        semaphore.release()


threads = []
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=access_resource)
    threads.append(t)
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

在这个示例中，semaphore.acquire() 获取信号量，当信号量内部计数器大于0时，线程获取成功并将计数器减1，当计数器为0时，其他线程需要等待。semaphore.release() 释放信号量，将计数器加1，允许其他等待的线程获取信号量并访问资源。

面试题：Python中信号量与锁在多线程编程中的应用差异

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面试题答案

信号量（Semaphore）与锁（Lock）的主要差异

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