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PythonでRLockを用いた再帰ロックの実装と応用例

Python

この記事では、Pythonでの`RLock`（Reentrant Lock）による再帰ロックの実装について詳しく解説します。具体的なコード例とその解説、応用例を含めています。

目次

再帰ロック（RLock）とは？

再帰ロック（RLock）とは、同一スレッド内で複数回ロックを取得できる仕組みです。Pythonの`threading`モジュールには、この再帰ロックを実装するための`RLock`クラスが含まれています。通常のロック（Lock）では、既にロックが取得されている状態で再度ロックを取得しようとするとデッドロックが発生しますが、`RLock`を使うことでこの問題を回避できます。

RLockの基本的な使い方

`sCode`
import threading

# RLockオブジェクトの作成
rlock = threading.RLock()

def recursive_func(n):
with rlock:
if n > 0:
print(f”Lock acquired by {threading.current_thread().name}, n = {n}”)
recursive_func(n – 1)
print(f”Lock released by {threading.current_thread().name}, n = {n}”)

thread = threading.Thread(target=recursive_func, args=(5,))
thread.start()
thread.join()

このコードでは、`RLock`オブジェクトを作成し、`recursive_func`という再帰関数内でロックを取得しています。この関数は、引数`n`が0より大きい限り自身を呼び出します。`RLock`を使うことで、同一スレッド内で複数回ロックを安全に取得できます。

RLockの応用例

応用例1: 複数スレッドでのリソース管理

`sCode`
# 複数のスレッドで同一リソースを管理する例
shared_resource = 0
def manage_resource(n):
global shared_resource
with rlock:
temp = shared_resource
shared_resource = temp + n
print(f”Resource updated by {threading.current_thread().name}, value = {shared_resource}”)

# スレッドの生成と開始
threads = []
for i in range(5):
thread = threading.Thread(target=manage_resource, args=(i,))
threads.append(thread)
thread.start()

# スレッドの終了を待つ
for thread in threads:
thread.join()

この例では、`shared_resource`という共有リソースを複数のスレッドで管理しています。`RLock`を用いることで、一度に一つのスレッドだけがリソースにアクセスでき、データの整合性が保たれます。

応用例2: 再帰関数におけるデータの安全な変更

`sCode`
# 再帰関数内でデータを安全に変更する例
def safe_recursive_change(data, n):
with rlock:
if n > 0:
data.append(n)
print(f”Data updated by {threading.current_thread().name}, data = {data}”)
safe_recursive_change(data, n – 1)

# データとスレッドの準備
data = []
thread = threading.Thread(target=safe_recursive_change, args=(data, 5))

# スレッドの開始と終了を待つ
thread.start()
thread.join()