Python並列処理 Lockについて

マルチスレッドの競合

マルチスレッド環境だと、１つのリソースや変数などに複数のスレッドから同時にアクセスすると、その変数がおかしな値になってしまいます。

競合が起きるプログラム

1 から 100 万をカウントするプログラムです。
３つのスレッドで動かすので期待する値は 3000000 です.

import threading


class Counter:
    def __init__(self):
        self.count = 0

    def count_up_million(self):
        for _ in range(1000000):
            self.count += 1


def worker(counter):
    counter.count_up_million()


def main():
    counter = Counter()
    threads = []
    for _ in range(3):
        thread = threading.Thread(target=worker, args=(counter,))
        threads.append(thread)
        thread.start()

    for thread in threads:
        thread.join()

    print(counter.count)


if __name__ == '__main__':
    main()

結果

1539515

変な数字になる

排他制御(Lock)

同時にアクセスしてもデータの整合性を保つために行う制御が排他制御(Lock)です。

先ほどのプログラムに Lock を用いる

先ほど期待した結果が出なかったプログラムに Lock をするように修正しました。

import threading


class Counter:
    def __init__(self):
        self.count = 0
        self.lock = threading.Lock()

    def count_up_million(self):
        for _ in range(1000000):
            with self.lock:
                self.count += 1


def worker(counter):
    counter.count_up_million()


def main():
    counter = Counter()
    threads = []
    for _ in range(3):
        thread = threading.Thread(target=worker, args=(counter,))
        threads.append(thread)
        thread.start()

    for thread in threads:
        thread.join()

    print(counter.count)


if __name__ == '__main__':
    main()

結果

3000000

無事に 3000000 が出力されました 👏