《筆者帶你剖析Python3.x》
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前言
其實(shí)不太想寫跟Java無關(guān)的東西，但是實(shí)在憋得難受，想想一個(gè)項(xiàng)目組的其他同事都回家過年了，就剩下我一個(gè)苦逼的還在堅(jiān)守在戰(zhàn)斗一線，醬油也打了一段時(shí)間了，再憋下去難受了，所以趁著過年前發(fā)一篇博文吧，也可以打發(fā)下時(shí)間，何樂而不為呢？
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廢話說了一籮筐，回到正題。Python相信有不少開發(fā)人員，尤其是運(yùn)維人員應(yīng)該是非常熟悉的，那么請(qǐng)大家聽我好好掰扯下Python究竟能夠做什么，如果你覺得Python是個(gè)好東西，那么也請(qǐng)你嘗試著使用它為你的項(xiàng)目增添一點(diǎn)色彩。筆者本文所使用的Python版本為3.x，盡管和Python2.x相比，3.x 在語(yǔ)法層面的改變是比較大的，但是請(qǐng)大家不要去 糾結(jié) 這些問題，只需要聽筆者為你一一道來即可。
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目錄
一、Python簡(jiǎn)介；
二、Python的下載與安裝；
三、第一個(gè)Python程序；
四、基本語(yǔ)法的使用
五、函數(shù)的使用；
六、流程控制語(yǔ)句；
七、面向?qū)ο筇匦裕?
八、I/O操作；
九、線程操作；
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一、Python簡(jiǎn)介
其實(shí)看筆者這篇博文的朋友，更關(guān)心的是Python是什么，以及究竟能夠?yàn)槲覀兊捻?xiàng)目帶來什么好處？其實(shí)筆者在第一次接觸Python的時(shí)候，立馬就被這 炫酷和簡(jiǎn)易 的語(yǔ)法吸引住了，因?yàn)槭褂肞ython所帶來的好處太多了。簡(jiǎn)單來說，Python其實(shí)是一門基于 解釋性/編譯性 的動(dòng)態(tài)、面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，這里筆者要稍微解釋下所謂的解釋性/編譯性問題。對(duì)Java有所了解的開發(fā)人員應(yīng)該知道，JIT編譯器所帶來的改變對(duì)于Java程序的運(yùn)行性能是起到了 至關(guān)重要 的作用，使得Java程序的運(yùn)行性能有了 質(zhì)的飛躍 ，毫 不遜色 于C/C++編寫的程序的執(zhí)行性能，這是因?yàn)镠otSpot VM中的JIT編譯器會(huì)在運(yùn)行時(shí)結(jié)合 熱點(diǎn)探測(cè)功能 將頻繁被調(diào)用的代碼標(biāo)記為“ 熱點(diǎn)代碼 ”然后經(jīng)過 分層優(yōu)化編譯技術(shù) 將Java代碼直接 編譯為本地代碼。這種運(yùn)行時(shí)的編譯技術(shù)，必然比靜態(tài)編譯擁有更好的 編譯質(zhì)量 ，畢竟 靜態(tài)編譯是無法準(zhǔn)確預(yù)估程序在執(zhí)行過程中所有的運(yùn)行時(shí)熱點(diǎn)的 。
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和Java一樣，Python的執(zhí)行引擎究竟是基于解釋執(zhí)行呢，還是編譯執(zhí)行，或者是混合執(zhí)行都取決于底層的VM(筆者博文全部統(tǒng)稱為VM)。目前比較常見的Python VM有：CPython、IPython、PyPy，以及Jython(HotSpot VM)。關(guān)于這幾個(gè)VM大家可以去官網(wǎng)了解下。簡(jiǎn)單來說，CPython是Python的官方缺省解釋器，基于解釋運(yùn)行；而IPython是建立在CPython之上的一個(gè)交互式解釋器；PyPy內(nèi)置有JIT編譯器，執(zhí)行性能相對(duì)而言會(huì)比前幾種高效許多倍；而Jython其實(shí)就是將Python代碼編譯為字節(jié)碼后運(yùn)行在HotSpot VM中，結(jié)合HotSpot VM的解釋器+JIT編譯器的 混合執(zhí)行引擎 ，可以達(dá)到高效執(zhí)行的效果，不過更重要的是使用Jython可以很好的與Java代碼交互(并不僅限于特定的語(yǔ)言，CPython可以是C、C++)。是的，你沒有聽錯(cuò)，簡(jiǎn)單到你會(huì)以為Python天生就是為了粘合Java代碼而生！因此Python還有一個(gè)很好聽的名字，那就是“ 膠水語(yǔ)言 ”。
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當(dāng)然不是說Python語(yǔ)言的作用就是純粹的粘合其他語(yǔ)言一起執(zhí)行，盡管Python最大的優(yōu)點(diǎn)確實(shí)是這個(gè)，但是任何高級(jí)語(yǔ)言能做的事情，Python都能夠做到，而且 代碼產(chǎn)出效率極快 。因此大部分企業(yè)都會(huì)在項(xiàng)目需求較緊的時(shí)候使用Python快速上線，然后后續(xù)逐漸使用其他適合的編程語(yǔ)言逐步替換之前由Python編寫的功能模塊，以此保證代碼的 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)性 。
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二、Python的下載與安裝
如果你Java功力很強(qiáng)，那么學(xué)習(xí)Python就是輕而易舉，這就好比《倚天屠龍記》中的張無忌掌握九陽(yáng)神功后，學(xué)習(xí)太極拳的輕車熟路，其實(shí)道理都是 一樣 的。當(dāng)然如果你本身骨子里并無任何編程語(yǔ)言基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)Python同樣也 不會(huì)感覺到吃力 ，因?yàn)橄鄬?duì)于Java\C\C++之類的編程語(yǔ)言，Python的學(xué)習(xí)可以算是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。如果按照筆者的經(jīng)驗(yàn)來判斷，除了比HTML稍微復(fù)雜點(diǎn)，幾乎 是個(gè)人都能夠輕而易舉的掌握Python這門語(yǔ)言 。筆者甚至在考慮，過年回家的時(shí)候，是否有必要教老媽使用Python編寫一個(gè)小程序？
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又說了一大堆廢話，回到主題，Python的下載和安裝。大家可以登錄 https://www.python.org/ 下載Python，筆者本文所使用的版本并沒有采用最新的3.4.2，而是3.3.0，沒有特殊的寓意，因此你可以自由選擇和筆者保持一致的版本，同樣也可以下載最新的版本，當(dāng)然千萬不要下載Python2.x版本，畢竟它們?cè)谡Z(yǔ)法層面上的差距是非常大的。
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當(dāng)成功下載好Python后，在安裝的時(shí)候記得勾選選項(xiàng)“path”，否則只能夠在安裝好后，手動(dòng)配置Python的環(huán)境變量(PATH=安裝路徑)。當(dāng)大家成功安裝好Python后，為了檢驗(yàn)是否安裝成功，大家可以通過控制臺(tái)，輸入命令“Python -V”(大寫V， Python大小寫敏感 )驗(yàn)收結(jié)果，如果控制臺(tái)輸出的是Python的版本號(hào)，則意味著安裝成功，反之安裝失敗。
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三、第一個(gè)Python程序
所謂工欲善其事必先利其器，在使用Python編寫程序之前，首先要做的就是準(zhǔn)備好Python的開發(fā)工具，當(dāng)然筆者不建議新手一上來就是用各種IDE，而是建議你使用文本編輯器就可以了，比如Editplus，它會(huì)是你初次接觸Python的利器，希望大家記住， 學(xué)習(xí)任何一門新技術(shù)，或者新語(yǔ)言之前，必然首先需要記住一些常用的函數(shù)、語(yǔ)法風(fēng)格 ，而不是什么都是依靠IDE工具來“飯來張口，衣來伸手”，不要讓你的大腦過度偷懶，會(huì)生銹的。
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當(dāng)然如果你使用Python有一斷時(shí)間了，或者正在準(zhǔn)備使用Python運(yùn)用在項(xiàng)目中時(shí)，就有必要考慮工作效率的問題了，因?yàn)楣P者也不希望你浪費(fèi)過多的時(shí)間在回憶應(yīng)該調(diào)用那個(gè)函數(shù)，以及函數(shù)的名字叫什么，否則你可能離打包走人不遠(yuǎn)了。簡(jiǎn)單來說，Python的IDE工具非常多，如果是JYthon，那么使用PyDEV是非常好的，以插件的形式集成在神器Eclipse中，無疑為Java開發(fā)人員帶來了方便。當(dāng)然本文只是單純的講解Python的使用，并且VM也是使用CPython，因此Pycharm不得不說是編寫Python的好幫手。
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筆者不打算啰嗦的為大家科普IDE工具應(yīng)該怎么使用，請(qǐng)自行Google。當(dāng)成功啟動(dòng)IDE工具或者文本編輯器后，接下來我們就開始編寫我們的第一個(gè)Python程序，如下所示：
print("Hello World")
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當(dāng)執(zhí)行上述程序時(shí)，控制臺(tái)將會(huì)輸出“Hello World”。納尼，你沒有看錯(cuò)，Python就是這么簡(jiǎn)單， 嚴(yán)格意義上按照模塊進(jìn)行劃分，不需要顯式的先編寫一個(gè)類、在編寫方法，再來寫語(yǔ)句 。嗦嘎德斯捏。
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Sorry，筆者忘記了一件事情，按照慣例不應(yīng)該先講如何在IDE工具中或者文本編輯器中編寫Python代碼，而是應(yīng)該讓大家知道Python的交互式運(yùn)行環(huán)境。沒關(guān)系，現(xiàn)在講似乎也不遲。Python其實(shí)有2種類型的運(yùn)行環(huán)境，一種是基于交互式環(huán)境，而另外一種則是我們剛才使用到的傳統(tǒng)環(huán)境。這里筆者所指的交互式環(huán)境，其實(shí)更多應(yīng)用在測(cè)試、練習(xí)上，適合剛接觸Python的開發(fā)人員，畢竟在交互式環(huán)境中，寫一行代碼，立馬就可以得到結(jié)果，如下所示：
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除了在剛開始學(xué)習(xí)Python的時(shí)候，或者在測(cè)試練習(xí)上會(huì)使用到Python自帶的交互式環(huán)境外，實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)過程中，這種做法并不常見，因?yàn)榇a 無法固化 ，每次都要重新編寫，意義何在？
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四、基本語(yǔ)法的使用
筆者在本節(jié)中將會(huì)介紹Python的基本語(yǔ)法的使用，涵蓋了：變量的定義、運(yùn)算符、表達(dá)式、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)。請(qǐng)不要責(zé)怪筆者的“ 不耐煩 ”，畢竟這些太過于基礎(chǔ)的技術(shù)，筆者實(shí)在是不忍心 大費(fèi)周章 ，浪費(fèi)紙墨和口水去講解，畢竟后續(xù)還有其它的知識(shí)點(diǎn)，因此快速講解是筆者的風(fēng)格，希望理解。
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簡(jiǎn)單來說，變量其實(shí)就是屬性(后續(xù)重點(diǎn)講解)；運(yùn)算符其實(shí)用于計(jì)算，表達(dá)式由字面值、云算法和變量構(gòu)成；數(shù)據(jù)類型很簡(jiǎn)單，跟Java一樣，Python同樣也是 強(qiáng)類型 的，不過在Python中定義一個(gè)變量，開發(fā)人員并不需要在變量標(biāo)示符之前顯式聲明變量的類型( PS：不顯式定義變量類型導(dǎo)致筆者曾經(jīng)一度以為Python是弱類型，結(jié)果試了下10+“100”，運(yùn)行期報(bào)錯(cuò)，OK，糾正下這個(gè)錯(cuò)誤 )；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單來說就是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式。下面筆者使用一段簡(jiǎn)單的代碼來匯總筆者本節(jié)提及過的所有知識(shí)點(diǎn)，如下所示：
#encoding=gbk
#Python的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)
userName="JohnGao"
age=28
sex=True
hobbys=["看書","寫字","睡覺"]
print("我的名字->" + userName)
print("我的年紀(jì)->" + str(age))
print("我的性別->" + str(sex))
for hobby in hobbys:
print("我的愛好->"+hobby,end="\t")
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上述程序示例中，將會(huì)按照筆者書寫的順序串行執(zhí)行print輸出。可以發(fā)現(xiàn)，在Python中，確實(shí)是大小寫敏感的，boolean類型的值，True和False首字母是必須要大寫；而筆者在輸出int類型和boolean類型的2個(gè)變量時(shí)，使用了強(qiáng)轉(zhuǎn)，因?yàn)镻ython的一條語(yǔ)句輸出， 只能是同一種數(shù)據(jù)類型 ，而不能夠是多種(除非符號(hào)“，”分割)。關(guān)于筆者定義的線性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)果集，然后又使用for循環(huán)的方式將其迭代，關(guān)于這一點(diǎn)，筆者稍后會(huì)做出解釋。
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五、函數(shù)的使用
函數(shù)即方法 。除了可以在代碼中使用Python提供的缺省內(nèi)置函數(shù)外，開發(fā)人員也可以編寫自定義函數(shù)來實(shí)現(xiàn)程序的功能。當(dāng)然在正式開始講解如何在程序中編寫一個(gè)自定義函數(shù)之前，我們首先來看看Python究竟帶給了我們哪些驚喜？筆者示例幾個(gè)比較常用的Python內(nèi)置函數(shù)，如下所示：
#encoding=gbk
#求絕對(duì)值函數(shù)
print(abs(-100))
#強(qiáng)制轉(zhuǎn)換函數(shù)
print(str(100))
print(int("200"))
print(float(2000))
print(bool(1))
#isinstance函數(shù)
print(isinstance(100,(int,float)))
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def testMethod1():
print("一個(gè)簡(jiǎn)單的自定義函數(shù)")
#定義一個(gè)無任何操作的空函數(shù)
#pass關(guān)鍵字就是一個(gè)占位符
def testMethod2():
pass
def testMethod1():
value=100+1
return value
print(testMethod1())
def testMethod1():
value1=100+1
value2="userName->JohnGao"
return value1,value2
value1,value2=testMethod1()
print(value1,value2)
print(testMethod1())
#定義函數(shù)參數(shù)
def testMethod1(userName,age):
return userName,age
userName,age=testMethod1("JohnGao",28)
print(userName,age)
#定義可變參數(shù)
def testMethod1(*values):
for value in values:
print(value,end="\t")
testMethod1(100,200,300)
#if-else語(yǔ)句
value = 50
if value < 10:
pass
else:
pass
#if-else-if多路分支語(yǔ)句
userName=input("猜猜我的名字:\n")
if userName == "JohnGao":
pass
elif userName=="JohnGao1":
pass
else:
pass
#for循環(huán)語(yǔ)句
for i in range(10):
pass
value2=["1","2","3"]
for j in value2:
pass
#while循環(huán)語(yǔ)句
value3=0
while value3<10:
value3+=1
class Animal(object):
pass
#繼承示例
class Animal(object):
pass
class Tiger(Animal):
pass
class Pig(Animal):
pass
#晚期綁定
class Animal(object):
def getName(self):
pass
class Tiger(Animal):
def getName(self):
print("我的名字叫做Tiger")
class Pig(Animal):
def getName(self):
print("我的名字叫做Pig")
def getName(Animal):
print(Animal.getName())
#創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
animal = Tiger()
getName(animal)
class Demo(object):
userName="張三"
__passWord="123456"
def getName(self):
pass
demo = Demo()
print(demo.userName)
#print(demo.passWord)
向目標(biāo)數(shù)據(jù)源讀取數(shù)據(jù)：
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向目標(biāo)數(shù)據(jù)源寫入數(shù)據(jù)：
#讀取目標(biāo)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)
try:
readValue=open("d:/test.txt","r")
#讀取一行字符串
print(readValue.readline())
finally:
if readValue:
readValue.close()
#向目標(biāo)數(shù)據(jù)源寫入數(shù)據(jù)
try:
writeValue=open("d:/test2.txt","w")
#寫入一行字符串
writeValue.write("test...")
finally:
if writeValue:
writeValue.close()
readValue.read()
#讀取目標(biāo)數(shù)據(jù)源的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流
readValue=open("d:/test.txt","rw")
#向目標(biāo)數(shù)據(jù)源寫入二進(jìn)制數(shù)據(jù)流
writeValue=open("d:/test2.txt","w")
#文件復(fù)制操作
def copy_method(file_path, save_path):
if not isinstance(file_path,(str)):
print("只支持所傳遞的參數(shù)為字符串")
else:
startTime=time.time()
with open(file_path,"rb") as read_value:
context = read_value.read()
print("數(shù)據(jù)全部讀入完畢，數(shù)據(jù)大小為->" + str(len(context)/1024) + "KB")
with open(save_path,"wb") as write_value:
write_value.write(context)
print("數(shù)據(jù)寫入完成...")
print("耗時(shí)->" + str((time.time() - startTime) * 1000) + "ms")
#"E:\\迅雷下載\\move.rmvb", "d:\\move.rmvb"
#copy_method("d:/fengtong.rar", "d:\\fengtong2.rar");
#E:\\迅雷下載\\move.rmvb
#文件復(fù)制操作2(適合大文件的讀寫)
def copy_method2(file_path, save_path):
if not isinstance(file_path,(str)):
print("只支持所傳遞的參數(shù)為字符串")
else:
try:
startTime=time.time()
write_value = open(save_path,"wb")
for read_value in open(file_path,"rb"):
write_value.write(read_value)
print("數(shù)據(jù)寫入完成...")
print("耗時(shí)->" + str((time.time() - startTime) * 1000) + "ms")
finally:
if write_value:
write_value.close()
import os
def findFile(path):
#列出當(dāng)前目錄下的所有文件及文件夾
files = os.listdir(path)
for file in files:
if os.path.isfile(file):
print(file)
else:
os.chdir(os.path.abspath(file))
findFile(os.getcwd())
cwd=os.getcwd()
parent=""
for i in range(len(cwd.split("\\")) - 1):
parent+=cwd.split("\\")[i] + "\\"
#切換到上一級(jí)目錄
os.chdir(parent)
filePath="D:\\test"
os.chdir(filePath)
findFile(filePath)
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九、線程操作
其實(shí)筆者寫道這里，已經(jīng)有頂乏力了，為了避免爛尾，筆者就不長(zhǎng)篇大論了(今天最后一天上班，木有心情寫了)。簡(jiǎn)單來說，多線程指的就是并發(fā)，當(dāng)然并發(fā)跟并行的概念還是要區(qū)分下，并發(fā)是構(gòu)建于單CPU上，而并行是構(gòu)建于多CPU上的并發(fā)執(zhí)行。因?yàn)槲覀冎蓝嗑€程并不是真正意義上的多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，而是CPU會(huì)不停的做任務(wù)切換，交叉運(yùn)行，看起來貌似是一起執(zhí)行(CPU切換平率快)，但其實(shí)不是這樣，只有并行才是真正意義上的多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行。
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在Python中定義和使用線程很簡(jiǎn)單，Python的API提供了2個(gè)模塊：thread和threading，threading對(duì)thread模塊進(jìn)行了封裝。絕大多數(shù)情況下，我們只需要使用threading這個(gè)模塊即可。啟動(dòng)一個(gè)線程就是把一個(gè)函數(shù)傳入并創(chuàng)建Thread實(shí)例，然后調(diào)用start()開始執(zhí)行即可，如下所示：
def run():
for i in range(10):
print(i)
thread1=threading.Thread(target=run,name="線程A")
thread1.start()
#主線程繼續(xù)執(zhí)行
print("........")
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既然談到線程，不得不提及的還有鎖機(jī)制，因?yàn)樵诓l(fā)環(huán)境下，多線程同時(shí)對(duì)一個(gè)資源進(jìn)行操作，會(huì)造成非線程安全問題，因此Python也提供有鎖機(jī)制，如下所示：
#獲取鎖
value="資源"
lock=threading.Lock()
def run():
try:
lock.acquire()
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name,value)
finally:
lock.release()
thread1=threading.Thread(target=run,name="線程A")
thread1.start()
thread2=threading.Thread(target=run,name="線程B")
thread2.start()
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上述程序示例中，多個(gè)線程持有同一把鎖，只有當(dāng)前一個(gè)前程使用完并釋放鎖，隊(duì)列中的其他線程才能夠正常的訪問同一個(gè)資源，以此避免非線程安全問題。當(dāng)然值得注意的，在Python中，鎖的釋放并非是自動(dòng)的，而是需要開發(fā)人員手動(dòng)顯式的執(zhí)行release()函數(shù)進(jìn)行釋放，所以大家千萬要記得使用完之后 一定要記得解鎖 ，否則其他線程就會(huì)一直阻塞。
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在并發(fā)場(chǎng)景下，使用鎖可以有效的避免線程安全問題，但是這也同時(shí)造成了另外一個(gè)問題的出現(xiàn)，那就容易造成 線程死鎖 ，如下所示：
#encoding=gbk
import threading,time
resourceA="資源A"
resourceB="資源B"
#獲取鎖
lockA=threading.Lock()
lockB=threading.Lock()
def run1():
try:
lockA.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceA)
print("%s準(zhǔn)備鎖住"%threading.current_thread().name,resourceB)
time.sleep(1)
lockB.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceB)
finally:
lockB.release()
lockA.release()
def run2():
try:
lockB.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceB)
print("%s準(zhǔn)備鎖住"%threading.current_thread().name,resourceA)
lockA.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceA)
finally:
lockA.release()
lockB.release()
thread1=threading.Thread(target=run1,name="線程A")
thread1.start()
thread2=threading.Thread(target=run2,name="線程B")
thread2.start()
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簡(jiǎn)單來說，就是A線程鎖住A資源的時(shí)候，試圖獲取B鎖，但是B線程已經(jīng)搶先一步獲取到B鎖，這個(gè)時(shí)候A線程就必須等待，而B線程試圖獲取A鎖時(shí)，發(fā)現(xiàn)A鎖已經(jīng)被A線程獲取了，因此雙方都在等待，這樣一來就造成了永久等待，也就是線程死鎖。
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本章內(nèi)容到此結(jié)束，由于時(shí)間倉(cāng)庫(kù)，本文或許有很多不盡人意的地方，希望各位能夠理解和體諒。最后祝愿大家，在新的一年事事順心，萬事如意，羊年行大運(yùn)。
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