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什么是锁？

在多线程编程中，锁是一种机制，用来确保某些代码块在同一时间只能被一个线程执行。想象一下，你和你的朋友们都想同时进入一个只有一把椅子的房间。为了避免混乱，你们需要一个锁来控制进入的顺序。

普通锁（Lock）

普通锁就像是一个简单的门锁。你拿到钥匙（获取锁），进了房间（执行代码），然后记得把钥匙放回去（释放锁），这样别人才能进来。

让我们看看Python中的普通锁是如何工作的：

import threadinglock = threading.Lock()def critical_section():with lock:print(f"{threading.current_thread().name} has entered the critical section")# 模拟一些工作import timetime.sleep(1)print(f"{threading.current_thread().name} is leaving the critical section")threads = []
for i in range(3):thread = threading.Thread(target=critical_section)threads.append(thread)thread.start()for thread in threads:thread.join()

在这个例子中，我们创建了一个普通锁，并在critical_section函数中使用它。每个线程在进入关键区之前都会获取锁，并在离开时释放锁。这样可以确保同一时间只有一个线程在执行关键区的代码。

普通锁的死锁场景
普通锁虽然简单高效，但在某些情况下会导致死锁。让我们看看一个死锁的例子：

import threadinglock = threading.Lock()def deadlock_function():lock.acquire()print(f"{threading.current_thread().name} has acquired the lock")# 尝试再次获取同一把锁，导致死锁lock.acquire()print(f"{threading.current_thread().name} has acquired the lock again")lock.release()lock.release()thread = threading.Thread(target=deadlock_function)
thread.start()
thread.join()

在这个例子中，deadlock_function函数尝试两次获取同一把锁。第一次获取锁成功，但第二次获取锁时，由于锁已经被当前线程持有，导致死锁。程序会卡在第二次获取锁的地方，无法继续执行。

递归锁（Reentrant Lock）

递归锁就像是一个聪明的门锁，它知道你已经在房间里了，所以如果你再试图进入，它会让你进去，而不会把你锁在外面。这在递归函数或需要多次获取同一把锁的情况下特别有用。

让我们看看递归锁是如何工作的：

import threadingrlock = threading.RLock()def recursive_function(level):with rlock:print(f"{threading.current_thread().name} has entered level {level}")if level > 0:recursive_function(level - 1)print(f"{threading.current_thread().name} is leaving level {level}")thread = threading.Thread(target=recursive_function, args=(3,))
thread.start()
thread.join()

在这个例子中，我们使用了递归锁RLock。recursive_function函数会递归调用自己，并在每个递归层级获取同一把锁。递归锁允许同一个线程多次获取锁，而不会导致死锁。

递归锁 vs 普通锁

• 普通锁：简单高效，但同一个线程不能多次获取同一把锁，否则会导致死锁。
• 递归锁：允许同一个线程多次获取同一把锁，适用于递归调用或需要多次获取锁的情况，但开销稍大。

更清晰的案例

递归锁：

import threadingrecursive_lock = threading.RLock()def recursive_function(n):if n <= 0:returnrecursive_lock.acquire()print(f"Acquired lock, n={n}")recursive_function(n-1)recursive_lock.release()print(f"Released lock, n={n}")recursive_function(3)

输出：
Acquired lock, n=3
Acquired lock, n=2
Acquired lock, n=1
Released lock, n=1
Released lock, n=2
Released lock, n=3

普通锁：

import threadingrecursive_lock = threading.Lock()def recursive_function(n):if n <= 0:returnrecursive_lock.acquire()print(f"Acquired lock, n={n}")recursive_function(n-1)recursive_lock.release()print(f"Released lock, n={n}")recursive_function(3)

运行一天的输出：
Acquired lock, n=3

结论：

锁在多线程编程中是必不可少的工具。普通锁适用于简单的同步场景，而递归锁则在复杂的递归或多次锁定场景中大显身手。