Python多线程如何实现屏障同步 Python多线程协调多个任务方法

屏障同步指所有线程必须到达指定点后才能继续执行，Python通过threading.Barrier实现；创建时指定线程数，各线程调用barrier.wait()等待，直至全部到达后集体释放，适用于分阶段任务的统一推进，支持超时和回调功能，提升多线程协作的安全性与简洁性。

在Python多线程编程中，当多个线程需要在某个点上相互等待、同步推进时，可以使用“屏障”（Barrier）机制。这种同步方式确保所有参与的线程都到达指定的同步点后，才能继续执行后续代码，避免某些线程过早进入下一阶段导致数据不一致或逻辑错误。

什么是屏障同步

屏障（Barrier）是一种同步原语，用于协调一组线程。它要求所有线程都调用 wait() 方法后，才会释放这些线程继续运行。如果有一个线程还没到达，其他线程就会阻塞等待。

Python 的 threading.Barrier 类提供了对屏障的支持，使用简单且线程安全。

使用 threading.Barrier 实现同步

创建一个 Barrier 对象时，需指定参与同步的线程数量。每个线程执行到关键点时调用 barrier.wait()，直到所有线程都到达，才会集体释放。

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import threading<br>import time<br><br>def worker(barrier, worker_id):<br>    print(f"Worker {worker_id} 正在准备...")<br>    time.sleep(1)  # 模拟准备工作<br>    print(f"Worker {worker_id} 准备完成，等待其他线程...")<br>    barrier.wait()  # 所有线程必须到达这里<br>    print(f"Worker {worker_id} 开始执行第二阶段任务")<br><br>def main():<br>    num_workers = 3<br>    barrier = threading.Barrier(num_workers)<br><br>    threads = []<br>    for i in range(num_workers):<br>        t = threading.Thread(target=worker, args=(barrier, i))<br>        threads.append(t)<br>        t.start()<br><br>    for t in threads:<br>        t.join()<br><br>if __name__ == "__main__":<br>    main()

输出结果会显示：所有线程准备完成后，才一起进入第二阶段。

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屏障的实用场景

屏障适用于以下情况：

• 多个线程初始化各自资源后，统一启动主逻辑
• 分阶段任务中，确保前一阶段全部完成再进入下一阶段
• 测试并发行为时，控制线程同时触发某操作

相比使用多个 Event 或 Condition 手动协调，Barrier 更简洁、不易出错。

注意事项与进阶用法

使用 Barrier 时注意以下几点：

• 若某个线程未能调用 wait()，其余线程将永久阻塞，需确保逻辑完整
• 可设置超时时间防止死锁：barrier.wait(timeout=5)
• 支持在所有线程通过后执行“回调函数”，适合做阶段性清理或通知

def on_barrier_pass():<br>    print("所有线程已通过屏障！")<br><br>barrier = threading.Barrier(3, action=on_barrier_pass)

该回调由最后一个到达的线程自动执行，常用于日志记录或状态更新。

基本上就这些。合理使用 threading.Barrier 能有效简化多线程协作逻辑，提升程序的健壮性和可读性。

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