การใช้งาน Multi-Thread ในภาษา Python แบบง่ายๆ พร้อมตัวอย่าง

# บทความ: การใช้งาน Multi-Thread ในภาษา Python แบบง่ายๆ

บทนำ

ในยุคที่คอมพิวเตอร์และโปรเซสเซอร์มีหลายหลากหน่วยการประมวลผลทำให้การเขียนโปรแกรมที่สามารถทำงานพร้อมกันหลายๆ งาน (Multitasking) ทำได้ง่ายขึ้น หนึ่งในเทคนิคที่ช่วยให้การทำ Multitasking บน Python มีประสิทธิภาพคือการใช้งาน Multi-Thread วันนี้เราจะมาเรียนรู้ว่า Python ทำ Multi-Thread ได้อย่างไร พร้อมกับตัวอย่างโค้ดง่ายๆ และ usecase จากการใช้งานจริงที่จะช่วยให้คุณเห็นถึงประโยชน์ของมัน

Multithreading คืออะไร?

Multithreading เป็นวิธีการที่ช่วยให้โปรแกรมสามารถทำงานหลายอย่างได้พร้อมกัน โดยที่แต่ละ Thread จะทำงานเป็นอิสระจากกัน ทำให้สามารถแบ่งงานหนักๆ ให้กระจายไปทำบนหลายๆ Thread เพื่อให้การทำงานรวดเร็วขึ้น

ทำไมต้องใช้ Multi-Thread?

การใช้ Multi-Thread มีประโยชน์หลายประการ เช่น การทำงานที่ต้องรอการประมวลผล เช่น การรอตอบสนองจากเครือข่าย, การอ่าน/เขียนข้อมูลลงไฟล์, หรือคำนวณที่ต้องใช้เวลานาน เราสามารถทำให้งานเหล่านี้ทำพร้อมกันได้โดยไม่ต้องรอให้งานหนึ่งเสร็จใหม่ถึงไปทำงานต่อไป

ตัวอย่างการใช้ Multi-Thread ในภาษา Python

ตัวอย่าง 1: การใช้ threading module

 import threading
import time

def print_numbers():
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print(i)

# สร้าง Thread ใหม่เพื่อรันฟังก์ชัน print_numbers
thread1 = threading.Thread(target=print_numbers)

# เริ่ม Thread
thread1.start()

# ต่อไปนี้โค้ดหลักจะทำงานพร้อมกับที่ Thread กำลังพิมพ์ตัวเลข
print("Thread ได้เริ่มทำงานแล้ว!")

ในตัวอย่างข้างต้นเราใช้ `threading.Thread` สำหรับสร้าง Thread ใหม่ โดยระบุ target ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่จะทำงานบน Thread นั้น จากโค้ดด้านบน เราจะเห็นว่าผู้ใช้จะได้รับข้อความว่า Thread ได้เริ่มทำงานแล้ว ขณะที่ตัวเลขก็กำลังถูกพิมพ์ออกมาทีละตัวเลขทุกๆ วินาที

ตัวอย่าง 2: การใช้งานล็อคเพื่อควบคุมการเข้าถึงทรัพยากรร่วมกัน

 import threading

# ทรัพยากรร่วมกัน
shared_resource = 0
# ล็อคเพื่อควบคุมการเข้าถึงทรัพยากร
lock = threading.Lock()

def add_to_resource(n):
    global shared_resource
    with lock:
        shared_resource += n

threads = []
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=add_to_resource, args=(1,))
    t.start()
    threads.append(t)

for t in threads:
    t.join()

print(shared_resource)

ในตัวอย่างนี้, `shared_resource` เป็นตัวแปรที่หลาย threads อาจพยายามใช้งานพร้อมกัน การใช้ `lock` ที่ช่วยให้ตัวแปรนี้ไม่ถูกเขียนทับในเวลาเดียวกัน หลังจากที่ Threads ทุกตัวเสร็จงาน `shared_resource` ควรมีค่าเท่ากับ 10

ตัวอย่าง 3: การใช้ Queue สำหรับการจัดการงานระหว่าง Threads

 import queue
import threading

# คิวที่ใช้สำหรับการสื่อสารระหว่าง Threads
work_queue = queue.Queue()

def worker():
    while True:
        item = work_queue.get()
        if item is None:
            # สัญญาณสำหรับหยุด Thread
            break
        # งานที่จะทำ
        print(f'Working on {item}')
        work_queue.task_done()

# สร้าง 2 worker threads
for i in range(2):
    threading.Thread(target=worker, daemon=True).start()

# ใส่งานเข้าไปในคิว
for item in ['Job1', 'Job2', 'Job3']:
    work_queue.put(item)

# รอจนกระทั่งงานในคิวเสร็จหมด
work_queue.join()
print('All work completed')

ในตัวอย่างนี้, `queue.Queue()` ใช้สำหรับการสั่งงานระหว่าง Threads เพื่อควบคุมการทำงานที่อาจเกิดขึ้นได้พร้อมกันมากเกินไป และช่วยให้ถ้าคิวว่างพวกเขาสามารถหยุดทำงานได้

Usecase ในโลกจริง

การใช้งาน Multi-Thread มีให้เห็นมากมายในโลก IT ปัจจุบัน เช่น ในเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องการจัดการ requests หลายๆ อันในเวลาเดียวกัน หรือในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการให้ส่วนหนึ่งของโค้ดทำงานในพื้นหลัง โดยที่ผู้ใช้สามารถทำงานอื่นๆ บน UI ไปในเวลาเดียวกัน

สรุป

การใช้ Multi-Thread ใน Python เป็นเรื่องที่สำคัญและมีประโยชน์อย่างมาก แต่ก็ต้องใช้ความระมัดระวังเพราะยิ่ง Threads มากเท่าไหร่ ปัญหาในการจัดการข้อมูลร่วมกันก็จะตามมา วิธีการที่แสดงในบทความนี้จะช่วยให้คุณเริ่มต้นได้ดี และถ้าคุณสนใจในการพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมเพื่อใช้ Multi-Thread หรือต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมอย่างลึกซึ้ง อย่าลืมติดต่อ EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่พร้อมจะช่วยเหลือคุณในการเป็นนักเขียนโค้ดมืออาชีพ!

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง