Python线程信号量Semaphore原理与实战应用

花开有时

发布时间：2026-10-13 | 6人浏览过

原创

本文深入解析Python中threading模块的信号量（Semaphore）机制，通过内置计数器限制同时运行的线程数量。文章详细介绍了acquire()和release()函数的作用，并提供了限制最大并发数为5的完整代码示例及运行结果分析，帮助开发者有效管理多线程资源，避免系统过载。

本文详细解析Python线程信号量（Semaphore）的使用方法，通过具体示例代码展示其核心功能，为读者在学习或实际工作中提供参考价值。

信号量（Semaphore）的基本原理

一、信号量（Semaphore）的基本原理

多线程并发执行能提升程序运行效率，但线程数量并非越多越好。信号量通过内置计数器来限制同时运行的线程数量：当启动线程（消耗信号量）时，计数器自动减一；当线程结束（释放信号量）时，计数器自动加一。若计数器为零，新启动的线程将被阻塞，直到有现有线程结束并释放信号量为止。

信号量相关函数说明

二、信号量相关函数说明

acquire()：用于消耗信号量，使内置计数器减一。

release()：用于释放信号量，使内置计数器加一。

信号量内部维护一个计数器以控制线程数量。调用acquire()会消耗信号量，计数器自动减一；调用release()会释放信号量，计数器自动加一。当计数器为零时，后续的acquire()调用将被阻塞，直到有线程调用release()释放信号量。

信号量的实际应用

三、信号量的实际应用

以下示例展示了如何创建多个线程，并通过信号量限制同一时间最多运行5个线程：


# !usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
"""
@Author:何以解忧
@Blog(个人博客地址): shuopython.com
@WeChat Official Account(微信公众号)：猿说python
@Github:www.github.com
 
@File:python_semaphore.py
@Time:2019/10/23 21:25
 
@Motto:不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海，程序人生的精彩需要坚持不懈地积累！
"""
 
# 导入线程模块
import threading
# 导入时间模块
import time
 
# 添加一个计数器，最大并发线程数量5(最多同时运行5个线程)
semaphore = threading.Semaphore(5)
 
def foo():
  semaphore.acquire()  #计数器获得锁
  time.sleep(2)  #程序休眠2秒
  print("当前时间：",time.ctime()) # 打印当前系统时间
  semaphore.release()  #计数器释放锁
 
if __name__ == "__main__":
 
  thread_list= list()
  for i in range(20):
    t=threading.Thread(target=foo,args=()) #创建线程
    thread_list.append(t)
    t.start() #启动线程
 
  for t in thread_list:
    t.join()
 
  print("程序结束！")

运行结果如下：


当前时间： Wed Oct 23 22:21:59 2019
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当前时间： Wed Oct 23 22:22:01 2019
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当前时间： Wed Oct 23 22:22:01 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:03 2019
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当前时间： Wed Oct 23 22:22:03 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:03 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:03 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:05 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:05 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:05 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:05 2019
当前时间： Wed Oct 23 22:22:05 2019
程序结束！

从打印的日志可以看出，同一时间仅有5个线程在运行。每隔两秒后，系统再次启动5个线程，直到全部20个线程运行结束。如果未设置信号量而直接调用start()启动线程，所有线程的输出时间将几乎一致。这一现象可以通过自行实验验证，原理较为直观。

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