面试题：Python多线程中数据竞争场景及基础解决方案

Question

请描述在Python多线程编程中，可能会出现数据竞争的常见场景，并阐述至少一种解决数据竞争的基础方法。

Answer 1

常见场景

1. 共享变量读写：多个线程同时对同一个全局变量进行读写操作。例如在一个银行账户余额的模拟场景中，多个线程同时进行存款和取款操作，若没有同步机制，可能导致余额计算错误。
2. 资源竞争：多个线程竞争使用同一资源，如文件的读写。如果多个线程同时尝试写入同一个文件，可能会导致文件内容混乱。

解决方法

1. 锁机制（Lock）：
   • 原理：Lock是一种简单的同步原语。当一个线程获取到锁时，其他线程必须等待锁被释放才能获取锁并执行相关操作，从而避免数据竞争。
   • 示例代码：

import threading

# 共享变量
counter = 0
lock = threading.Lock()

def increment():
    global counter
    for _ in range(1000000):
        lock.acquire()
        try:
            counter += 1
        finally:
            lock.release()

threads = []
for _ in range(5):
    t = threading.Thread(target = increment)
    threads.append(t)
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

print(counter)

在上述代码中，通过lock.acquire()获取锁，try - finally块确保无论操作是否成功，锁都会被释放，这样就保证了对counter的操作是线程安全的。