Python队列及在微信机器人中的应用
本文来源于i春秋学院，未经允许严禁转载。
最近打算更新微信机器人，发现机器人的作者将代码改进了很多，但去掉了sqlite数据库，需要自己根据需求设计数据库，跟作者沟通得到的建议是为了防止消息并发导致数据库死锁，建议另开一个进程读写数据库，将消息加入一个队列中，因为对Python了解有限，队列和多线程更不是我擅长的内容，于是最近疯狂Google、百度，探索着实现了此功能。写此文记录下基本概念和实现方法
0x00 Python队列
队列是线程中交换数据的形式。
创建一个队列对象
import Queue q = Queue.Queue(maxsize = ) #maxsize是队列长度，不限制长度可以不不赋值
将一个值放入队列
q.put()
将一个值从队列取出
q.get()
三种队列及构造函数
- FIFO队列先进先出: class Queue.Queue(maxsize)
- LIFO类似于堆，即先进后出: class Queue.LifoQueue(maxsize)
- 优先级队列: class Queue.PriorityQueue(maxsize)
队列的常用方法
q.qsize() #返回队列的大小 q.empty() #如果队列为空，返回True,反之False q.full() #如果队列满了，返回True,反之False q.full #与 maxsize 大小对应 q.get([block[, timeout]]) #获取队列，block:是否阻塞等待，timeout等待时间 q.get_nowait() #相当q.get(False) q.put(item[, block[, timeout]) #非阻塞写入队列，block:是否阻塞等待，timeout等待时间 q.put_nowait(item) #相当q.put(item, False) q.task_done() #在完成一项工作之后，q.task_done() 函数向任务已经完成的队列发送一个信号 q.join() #等到队列为空，再执行别的操作
几个例子
一个线程往队列里写入随机数，另一个线程从队列里取数字(阻塞等待)
#!/usr/bin/env python
#coding:utf8
import random,threading,time
from Queue import Queue
#Producer thread
class Producer(threading.Thread):
def __init__(self, t_name, queue):
threading.Thread.__init__(self,name=t_name)
self.data=queue
def run(self):
for i in range(): #随机产生10个数字 ，可以修改为任意大小
randomnum=random.randint(,)
print "%s: %s 生成了一个数字 %d 并把它扔进了队列!" % (time.ctime(), self.getName(), randomnum)
self.data.put(randomnum) #将数据依次存入队列
time.sleep()
print "%s: %s finished!" %(time.ctime(), self.getName())
#Consumer thread
class Consumer_all(threading.Thread):
def __init__(self, t_name, queue):
threading.Thread.__init__(self, name=t_name)
self.data = queue
def run(self):
while :
try:
# print self.data
val_even = self.data.get()
print "%s: %s 从队列里取出了 %d !" % (time.ctime(), self.getName(), val_even)
time.sleep()
except Exception, e:
print '取数据失败'
continue
#Main thread
def main():
queue = Queue()
producer = Producer('Pro.', queue)
consumer_all = Consumer_all('Con_all.', queue)
producer.start()
consumer_all.start()
if __name__ == '__main__':
main()
运行结果
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
Wed Aug :: : Pro. finished!
如果将入队的时间间隔修改，出队的程序将阻塞运行，将“ time.sleep(1)”改为“ time.sleep(10)”，再次运行
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列! Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 ! Wed Aug :: : Pro. finished!
会发现当队列没有值的时候程序会阻塞等待队列有值才继续运行。
稍微修改程序，一个线程往队列里写入随机数，另一个线程从队列里取数字(非阻塞等待)
#!/usr/bin/env python
#coding:utf8
import random,threading,time
from Queue import Queue
#Producer thread
class Producer(threading.Thread):
def __init__(self, t_name, queue):
threading.Thread.__init__(self,name=t_name)
self.data=queue
def run(self):
for i in range(): #随机产生10个数字 ，可以修改为任意大小
randomnum=random.randint(,)
print "%s: %s 生成了一个数字 %d 并把它扔进了队列!" % (time.ctime(), self.getName(), randomnum)
self.data.put(randomnum) #将数据依次存入队列
time.sleep()
print "%s: %s finished!" %(time.ctime(), self.getName())
#Consumer thread
class Consumer_all(threading.Thread):
def __init__(self, t_name, queue):
threading.Thread.__init__(self, name=t_name)
self.data = queue
def run(self):
while :
try:
# print self.data
val_even = self.data.get(,) # get(self, block=True, timeout=None) ,1就是阻塞等待,5是超时5秒
print "%s: %s 从队列里取出了 %d !" % (time.ctime(), self.getName(), val_even)
time.sleep()
except Exception, e: # 等待输入，超过5秒 就报异常
print '取数据失败'
continue
#Main thread
def main():
queue = Queue()
producer = Producer('Pro.', queue)
consumer_all = Consumer_all('Con_all.', queue)
producer.start()
consumer_all.start()
if __name__ == '__main__':
main()
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. 生成了一个数字 并把它扔进了队列!
Wed Aug :: : Con_all. 从队列里取出了 !
取数据失败
Wed Aug :: : Pro. finished!
取数据失败
取数据失败
取数据失败
可以看出，取数据的线程在超过设定的等待时间后会抛出异常并继续往下执行。
0x01 使用队列将微信机器人消息存入MongoDB
使用上面的例子，稍作修改，将接收到的消息扔进队列，开启另一个线程取数据，取到后将消息格式化并存入数据库
#!/usr/bin/env python
#coding:utf8
import threading,time,pymongo
from pymongo import MongoClient
from Queue import Queue
#消息入队
class MsgInQueue():
def __init__(self, queue):
threading.Thread.__init__(self)
self.data=queue
def putmsgqueue(self,msg):
self.data.put(msg)
print 'put msg in queue success:'+msg['Content']
###消息出队并存入数据库
class MsgOutQueue2db(threading.Thread):
def __init__(self, queue):
threading.Thread.__init__(self)
self.data = queue
#建立MongoDB连接
self.conn = MongoClient()
#数据库
self.db = self.conn.wechatRobot
#数据表
self.messages = self.db.messages
def run(self):
while :
try:
# print self.data
#从队列里取消息
msg = self.data.get(, ) # get(self, block=True, timeout=None) ,1就是阻塞等待,5是超时5秒
print "%s: %s get %s from queue !" % (time.ctime(), self.getName(), msg['Content'].encode('utf-8'))
try:
#格式化消息数据
m = dict(groupname=msg['FromUserName'].encode('utf-8'),
time=msg['CreateTime'],
username=msg['ActualUserName'],
usernickname=msg['ActualNickName'].encode('utf-8'),
message=msg['Content'].encode('utf-8'),
messagetype=msg['MsgType']
)
print m
#存入数据库
self.db.messages.insert(m)
time.sleep()
except Exception, e:
print e
continue
except Exception, e:
continue
主线程
def complex_reply():
queue = Queue()
outqueue = MsgOutQueue2db(queue)#实例化出队入库类
outqueue.start()#开启线程
@itchat.msg_register('Text', isGroupChat = True)
def text_reply(msg):
# print itchat.__client.storageClass.groupDict
print itchat.__client.storageClass.chatroomList
print msg
inqueue=MsgInQueue(queue)#实例化入队类
inqueue.putmsgqueue(msg)#消息入队
if msg['isAt']:
print msg
itchat.send(u'@%s\u2005I received: %s'%(msg['ActualNickName'], msg['Content']), msg['FromUserName'])
消息存入数据库:
通过多线程和MongoDB的结合，有效防止消息过多导致数据库死锁的问题，也更加模块化，可以根据真实需求更换其他数据库。后面我将结合MongoDB插入、更新数据快的特点写一下我如何设计群聊统计功能，在Python方面和MongoDB方面我都是小白，如有更好的建议请多指教，我们共同学习有关Python多线程的课程请参考《python安全编程入门》
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