Python - Ưu tiên Thread

Xin chào, các nhà lập trình mong muốn! Hôm nay, chúng ta sẽ đi một chuyến phiêu lưu trong lập trình Python: Ưu tiên Thread. Là một giáo viên máy tính bạn bè, tôi đến đây để hướng dẫn bạn qua cuộc hành trình này, bước به bước. Đừng lo lắng nếu bạn mới bắt đầu với lập trình; chúng ta sẽ bắt đầu từ những điều cơ bản và làm việc lên từ đó. Vậy hãy lấy ly đồ uống yêu thích của bạn, thoải mái và hãy cùng nhau bắt đầu chuyến phiêu lưu Python này!

Hiểu về Threads và Ưu tiên

Trước khi nhảy vào những chi tiết nhỏ bé của ưu tiên thread, hãy dành chút thời gian để hiểu điều gì là threads. Hãy tưởng tượng bạn đang ở trong một bếp nhàu nóng, và bạn là đầu bếp. Bạn có nhiều công việc cần hoàn thành: cắt rau, xay súp, và nướng bánh. Thay vì làm các công việc này một, bạn gán các đầu bếp khác nhau (threads) để làm các công việc này cùng lúc. Đó chính là điều mà threads làm trong lập trình – chúng cho phép một chương trình thực hiện nhiều nhiệm vụ đồng thời.

Bây giờ, ưu tiên thread như gán quan trọng vào các nhiệm vụ này. Giống như bạn có thể ưu tiên việc chuẩn bị món chính trước khi đến món tráng miệng, bạn có thể ưu tiên một số threads trong chương trình Python của bạn.

Đặt Ưu tiên Thread Sử dụng Sleep()

Một cách đơn giản để ảnh hưởng đến ưu tiên thread trong Python là bằng cách sử dụng hàm sleep(). Mặc dù phương pháp này không đặt trực tiếp ưu tiên, nó có thể giúp quản lý thời gian thực thi của các thread khác nhau.

Hãy xem một ví dụ:

import threading
import time

def task(name, sleep_time):
print(f"Nhiệm vụ {name} bắt đầu")
time.sleep(sleep_time)
print(f"Nhiệm vụ {name} hoàn thành")

# Tạo threads
thread1 = threading.Thread(target=task, args=("A", 2))
thread2 = threading.Thread(target=task, args=("B", 1))

# Bắt đầu threads
thread1.start()
thread2.start()

# Đợi các threads hoàn thành
thread1.join()
thread2.join()

print("Tất cả các nhiệm vụ đã hoàn thành")

Trong ví dụ này, chúng ta tạo hai threads thực hiện hàm task. Nhiệm vụ A ngủ trong 2 giây, trong khi Nhiệm vụ B ngủ trong 1 giây. Mặc dù chúng ta bắt đầu Nhiệm vụ A trước, Nhiệm vụ B sẽ có xu hướng hoàn thành trước do thời gian ngủ ngắn hơn.

Khi bạn chạy mã này, bạn sẽ thấy gần như như sau:

Nhiệm vụ A bắt đầu
Nhiệm vụ B bắt đầu
Nhiệm vụ B hoàn thành
Nhiệm vụ A hoàn thành
Tất cả các nhiệm vụ đã hoàn thành

Điều này minh họa cách chúng ta có thể ảnh hưởng đến thứ tự và thời gian thực thi của các threads bằng cách sử dụng sleep().

Điều chỉnh Ưu tiên Thread Python trên Windows

Trên hệ thống Windows, Python cho phép chúng ta đặt ưu tiên thread trực tiếp hơn. Chúng ta có thể sử dụng mô-đun win32process từ gói pywin32 để điều chỉnh ưu tiên thread.

Trước tiên, bạn cần cài đặt pywin32:

pip install pywin32

Bây giờ, hãy xem một ví dụ:

import threading
import time
import win32api
import win32process
import win32con

def set_thread_priority(priority):
handle = win32api.GetCurrentThread()
win32process.SetThreadPriority(handle, priority)

def task(name, priority):
set_thread_priority(priority)
print(f"Nhiệm vụ {name} bắt đầu với ưu tiên {priority}")
time.sleep(2)
print(f"Nhiệm vụ {name} hoàn thành")

# Tạo threads
thread1 = threading.Thread(target=task, args=("A", win32process.THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL))
thread2 = threading.Thread(target=task, args=("B", win32process.THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL))

# Bắt đầu threads
thread1.start()
thread2.start()

# Đợi các threads hoàn thành
thread1.join()
thread2.join()

print("Tất cả các nhiệm vụ đã hoàn thành")

Trong ví dụ này, chúng ta đặt Nhiệm vụ A có ưu tiên dưới bình thường và Nhiệm vụ B có ưu tiên trên bình thường. Hệ điều hành Windows sẽ cố gắng phân bổ thêm thời gian CPU cho Nhiệm vụ B, có thể làm cho nó hoàn thành nhanh hơn.

Ưu tiên Threads Python Sử dụng Mô-đun Queue

Một cách khác để quản lý ưu tiên thread là bằng cách sử dụng mô-đun Queue của Python. Mặc dù mô-đun này không đặt trực tiếp ưu tiên, nó cho phép chúng ta kiểm soát thứ tự trong đó các nhiệm vụ được xử lý.

Dưới đây là một ví dụ:

import threading
import queue
import time

def worker(q, name):
while True:
task = q.get()
if task is None:
break
print(f"Worker {name} xử lý nhiệm vụ: {task}")
time.sleep(1)
q.task_done()

# Tạo một hàng đợi ưu tiên
q = queue.PriorityQueue()

# Thêm các nhiệm vụ vào hàng đợi (số nhỏ hơn = ưu tiên cao hơn)
q.put((2, "Nhiệm vụ ưu tiên thấp"))
q.put((1, "Nhiệm vụ ưu tiên cao"))
q.put((3, "Nhiệm vụ ưu tiên thấp nhất"))

# Tạo và bắt đầu các worker threads
threads = []
for i in range(2):
t = threading.Thread(target=worker, args=(q, i))
t.start()
threads.append(t)

# Đợi tất cả các nhiệm vụ được hoàn thành
q.join()

# Dừng workers
for i in range(2):
q.put(None)

for t in threads:
t.join()

print("Tất cả các nhiệm vụ đã hoàn thành")

Trong ví dụ này, chúng ta sử dụng một PriorityQueue để quản lý các nhiệm vụ. Các nhiệm vụ có số nhỏ hơn được xử lý trước. Điều này cho phép chúng ta ưu tiên một số nhiệm vụ hơn so với những nhiệm vụ khác.

Kết luận

Và thế là, các bạn đã khám phá xong ba cách khác nhau để quản lý ưu tiên thread trong Python. Hãy nhớ, như một bếp nhàu được phối khích tốt, việc quản lý ưu tiên thread giúp chương trình của bạn chạy hiệu quả hơn.

Dưới đây là tóm tắt nhanh về các phương pháp mà chúng ta đã trình bày:

Phương pháp	Ưu điểm	Nhược điểm
Sử dụng sleep()	Dễ thực hiện	Không đặt trực tiếp ưu tiên
Ưu tiên cụ thể trên Windows	Điều chỉnh trực tiếp ưu tiên thread	Chỉ hoạt động trên hệ thống Windows
Mô-đun Queue	Hoạt động trên tất cả các hệ thống, cho phép kiểm soát tốt	Yêu cầu cài đặt phức tạp hơn

Khi bạn tiếp tục hành trình Python của mình, bạn sẽ thấy rằng việc hiểu về ưu tiên thread có thể rất hữu ích để tối ưu hóa các chương trình của bạn. Hãy tiếp tục tập luyện, giữ được sự tò mò và đừng sợ thử nghiệm. Chúc bạn mình lập trình vui vẻ!

Credits: Image by storyset