Python两线程交替打印0-5奇偶数字异常问题排查与修正

问题原因 #

核心问题在于while循环的条件判断在锁之外：

• 当i=5时，线程A通过while i <=5的判断进入循环，此时线程B抢先获取锁，处理i=5：打印B:5，将owner改为A，i自增为6，随后释放锁。
• 线程A拿到锁后，虽然i已经是6，但因之前已通过循环判断，且此时owner为A，仍会执行打印逻辑，输出A:6，之后i变为7，下一次循环判断i<=5不成立才退出。

修复方案 #

方案一：锁内判断终止条件，避免无效执行 #

修改线程函数，将i的终止判断移到锁内部，确保只有当i<=5且当前线程拥有打印权限时才执行操作：

import threading
lock = threading.Lock()
owner = "A"
i = 0

def test1():
    global owner, i
    while True:
        lock.acquire()
        # 先判断是否已超出范围，是则直接退出
        if i > 5:
            lock.release()
            break
        if owner == "A":
            print(f"{owner}:{i}")
            owner = "B"
            i += 1
        lock.release()

def test2():
    global owner, i
    while True:
        lock.acquire()
        if i > 5:
            lock.release()
            break
        if owner == "B":
            print(f"{owner}:{i}")
            owner = "A"
            i += 1
        lock.release()

A = threading.Thread(target=test1)
B = threading.Thread(target=test2)

A.start()
B.start()
A.join()
B.join()

方案二：使用Condition条件变量（更优雅，避免忙等） #

原代码存在忙等问题（线程不断循环获取锁、判断、释放），使用threading.Condition可以让线程在条件不满足时进入等待状态，减少资源消耗：

import threading

cond = threading.Condition()
i = 0

def print_even():
    global i
    while i <= 5:
        with cond:
            # 等待直到当前i为偶数
            while i % 2 != 0:
                cond.wait()
            if i > 5:
                break
            print(f"A:{i}")
            i += 1
            # 唤醒等待的奇数线程
            cond.notify()

def print_odd():
    global i
    while i <= 5:
        with cond:
            # 等待直到当前i为奇数
            while i % 2 == 0:
                cond.wait()
            if i > 5:
                break
            print(f"B:{i}")
            i += 1
            # 唤醒等待的偶数线程
            cond.notify()

A = threading.Thread(target=print_even)
B = threading.Thread(target=print_odd)

A.start()
B.start()
A.join()
B.join()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Super Kai - Kazuya Ito