如何在Tkinter Python中使用线程？

在Python的GUI编程中，Tkinter是一个不错的选择，它提供了很多可视化组件和工具。然而，在GUI编程中处理任务会让UI变得不响应，因此我们需要使用多线程以使GUI在处理任务时不会被阻塞。在本文中，我们将介绍如何在Tkinter Python中使用线程。

多线程基础

在Python中，我们可以使用 threading 模块来创建和管理线程。以下是一个简单的多线程示例，该示例创建了两个线程来打印数字 1 至 10。

import threading

def print_nums():
    for i in range(1, 11):
        print(i)

if __name__ == '__main__':
    t1 = threading.Thread(target=print_nums)
    t2 = threading.Thread(target=print_nums)

    t1.start()
    t2.start()

    t1.join()
    t2.join()

我们通过 target 参数指定要在线程内执行的函数，然后使用 start() 方法启动新线程。在这个示例中，我们创建了两个线程，并让它们打印数字 1 至 10。最后，我们使用 join() 方法等待所有线程完成。

Tkinter 中的线程问题

在Tkinter中使用线程时，有一个非常重要的问题需要处理：线程修改了Tkinter组件的值，而Tkinter不允许非主线程修改组件的值。因此，我们不能直接在线程内修改Tkinter组件，否则会出现异常。

import threading
import tkinter as tk

class App(tk.Frame):
    def __init__(self, master=None,):
        super().__init__(master)
        self.pack()
        self.create_widgets()

    def create_widgets(self):
        self.hi_there = tk.Button(self)
        self.hi_there["text"] = "Hello World\n(click me)"
        self.hi_there["command"] = self.say_hi
        self.hi_there.pack(side="top")
        self.quit = tk.Button(self, text="QUIT", fg="red",
                              command=root.destroy)
        self.quit.pack(side="bottom")

    def say_hi(self):
        self.hi_there["text"] = "Hello World!"

def long_running_task():
    import time
    for i in range(1, 11):
        print(i)
        time.sleep(1)
    app.hi_there["text"] = "Task Finished!"

if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    app = App(master=root)
    app.mainloop()

    t1 = threading.Thread(target=long_running_task)
    t1.start()

在上述代码中，我们在Thread内部调用了 app.hi_there 的 text 属性。当运行这个程序时，我们将会得到如下错误：

_tkinter.TclError: main thread is not in main loop

这个异常表明，非主线程不能直接修改Tkinter组件的值。

解决方案

因此，我们需要在Tkinter的主循环（mainloop）中运行线程以避免这个问题。这可以通过使用 after() 方法在Tkinter中利用递归实现。

def long_running_task():
    import time
    for i in range(1, 11):
        print(i)
        time.sleep(1)
    app.after(0, lambda: app.hi_there.config(text="Task Finished!"))

在这个示例中，我们将 app.hi_there.config(text="Task Finished!") 包装在一个lambda函数内，然后使用 after() 方法延迟0微秒来调用这个lambda函数。这样，我们就可以在主循环内运行线程，同时在执行任务结束后更新Tkinter组件。

如果任务需要更新Tkinter组件的值，则必须使用 after() 方法在Tkinter的主循环中更新它们。这样可以确保只有主线程可以修改组件的值，并且可以避免在处理任务时出现GUI不响应或程序崩溃的问题。

Tkinter 中的线程示例

下面是一个更完整的Tkinter应用程序示例，其中包含一个按钮和一个文本框。单击按钮时，会启动一个线程，该线程模拟长时间运行的任务并更新文本框。

import threading
import tkinter as tk

class App(tk.Frame):
    def __init__(self, master=None,):
        super().__init__(master)
        self.pack()
        self.create_widgets()

    def create_widgets(self):
        self.hi_there = tk.Button(self)
        self.hi_there["text"] = "Start Long Running Task"
        self.hi_there["command"] = self.start_task
        self.hi_there.pack(side="top")

        self.result_label = tk.Label(self, text="")
        self.result_label.pack(side="top")

        self.quit = tk.Button(self, text="QUIT", fg="red",
                              command=root.destroy)
        self.quit.pack(side="bottom")

    def start_task(self):
        t1 = threading.Thread(target=self.long_running_task)
        t1.start()

    def long_running_task(self):
        import time
        for i in range(1, 11):
            print(i)
            time.sleep(1)
        self.after(0, lambda: self.result_label.config(text="Task Finished!"))

if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    app = App(master=root)
    app.mainloop()

在这个示例中，我们创建了一个包含一个按钮和一个文本框的简单GUI应用程序。单击按钮时，会启动一个新线程，该线程模拟长时间运行的任务并更新文本框以指示任务完成。

结论

在Tkinter Python中使用线程是一个非常重要的技能，在GUI编程中能够优化应用程序的性能和响应能力。当涉及长时间运行的任务时，使用线程可以使应用程序继续响应并且不会出现崩溃。在使用Tkinter时，确保在主循环内使用 after() 方法以更新和修改Tkinter组件的值，并避免在非主线程中修改它们。