Python - 主線程

你好，有抱負的程式設計師！今天，我們將進入Python線程的世界，專注於主線程的探險之旅。作為你友善的鄰居電腦科學老師，我將引導你通過這個迷人的主題。如果你是程式設計的新手，不必擔心——我們將從基礎開始，逐步進階。所以，拿起你最喜愛的飲料，放鬆身心，讓我們一起深入吧！

什麼是主線程？

在我們深入細節之前，先來了解什麼是線程。想像你一边讀書一邊聽音樂。你的大腦同時進行兩個任務——這就是線程在程式設計中的運作方式。主線程就像是你程式的 主故事線，當你運行Python腳本時就會啟動。

主線程的運作

讓我們從一個簡單的例子來看看主線程的運作：

import threading
import time

def print_current_thread():
print(f"當前線程: {threading.current_thread().name}")

print_current_thread()
time.sleep(2)
print("主線程仍在運行！")

當你運行這個腳本時，你會看到像這樣的結果：

當前線程: MainThread
主線程仍在運行！

在這個例子中，我們使用threading模塊來存取關於當前線程的資訊。time.sleep(2)函數只是用來添加一點暫停，就像我們編程故事中的戲劇性省略。

存取主線程

現在我們已經看到主線程的運作，來學習如何直接存取它。Python為我們提供了一個方便的方法：

import threading

main_thread = threading.main_thread()
print(f"主線程名稱: {main_thread.name}")
print(f"主線程ID: {main_thread.ident}")

這個腳本將輸出像這樣的結果：

主線程名稱: MainThread
主線程ID: 140735268892672

ident是線程的唯一標識符。它就像線程的社會安全號碼——沒有兩個線程會有相同的ID。

檢查我們是否在主線程中

有時，你可能想檢查你的程式碼是否正在主線程中運行。以下是如何做到這一點：

import threading

def am_i_main():
return threading.current_thread() == threading.main_thread()

print(f"我們在主線程中嗎? {am_i_main()}")

def not_main():
print(f"現在我們在主線程中嗎? {am_i_main()}")

thread = threading.Thread(target=not_main)
thread.start()
thread.join()

這個腳本將輸出：

我们在主線程中嗎? True
現在我們在主線程中嗎? False

在這個例子中，我們創建了一個新的線程來運行not_main()函數。當我們從這個新線程中調用am_i_main()時，它會返回False。

Python中的主線程行為

主線程在Python中有一些重要的行為需要理解。讓我們來探索它們！

主線程與程式終止

主線程的一個關鍵行為是，當它完成執行時，整個Python程式通常會終止。讓我們看看這是如何發揮作用的：

import threading
import time

def long_task():
print("開始一個長任務...")
time.sleep(5)
print("長任務已完成！")

thread = threading.Thread(target=long_task)
thread.start()

print("主線程已完成！")

如果你運行這個腳本，你可能會看到：

開始一個長任務...
主線程已完成！

注意，"長任務已完成！"的消息從未出現。這是因為主線程已經完成，程式在長任務完成之前就終止了。

守護線程與非守護線程

為了更好地理解主線程的行為，我們需要談談守護線程。守護線程就像是一個背景任務，不會阻止程式退出。讓我們修改我們之前的例子：

import threading
import time

def long_task():
print("開始一個長任務...")
time.sleep(5)
print("長任務已完成！")

thread = threading.Thread(target=long_task)
thread.daemon = True  # 設定線程為守護線程
thread.start()

print("主線程已完成！")

輸出將與之前一樣。然而，如果我們刪除thread.daemon = True這行，我們將會看到：

開始一個長任務...
主線程已完成！
長任務已完成！

這是因為非守護線程（預設）會阻止程式退出，直到它們完成。

主線程等待其他線程

通常，你會希望你的主線程在結束程式之前等待其他線程完成。Python提供了一個簡單的方法來實現這一點：

import threading
import time

def task(name):
print(f"任務 {name} 開始...")
time.sleep(2)
print(f"任務 {name} 完成！")

threads = []
for i in range(3):
t = threading.Thread(target=task, args=(f"T{i}",))
threads.append(t)
t.start()

for t in threads:
t.join()

print("所有任務已完成！")

這個腳本將輸出：

任務 T0 開始...
任務 T1 開始...
任務 T2 開始...
任務 T0 完成！
任務 T1 完成！
任務 T2 完成！
所有任務已完成！

join()方法讓主線程等待每個線程完成它們的工作。

有用的線程方法表格

以下是我們討論過的一些有用線程方法以及一些其他方法的表格：

方法	描述
threading.current_thread()	返回當前的Thread對象
threading.main_thread()	返回主Thread對象
Thread.start()	開始線程的活動
Thread.join()	等待直到線程終止
Thread.is_alive()	返回線程是否活著
Thread.setDaemon(bool)	設定線程的守護標誌

結論

恭喜你！你已經踏出了Python線程世界的第一步。我們涵蓋了主線程、如何存取它、它的行為以及它如何與其他線程交互。請記住，線程可能是一個複雜的主題，但經過練習，你會對它感到更加自在。

在我們結束之前，我想起了著名電腦科學家Alan Kay的一句話："預測未來的最好方法就是創造它。"有了你對Python線程的新知識，你現在已經有能力創造一些驚人的多線程程式！

繼續編程，繼續學習，最重要的是，玩得開心！下次再見，編織快樂！

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