Python的并发并行[2] -> 队列[1] -> 使用队列进行任务控制
使用队列进行任务控制
1 FIFO与LIFO队列
FIFO(First In First Out)与LIFO(Last In First Out)分别是两种队列形式,在FIFO中,满足先入先出的队列方式,而LIFO则是后入先出的队列形式,利用这两种方式可以实现不同的队列功能。
- from random import randint
- from time import sleep, ctime
- from queue import Queue, LifoQueue
- from threading import Thread
- COUNT = 0
- class MyThread(Thread):
- """
- Bulid up a Module to make this subclass more general
- And get return value by add a function named 'getResult()'
- """
- def __init__(self, func, args, name=''):
- Thread.__init__(self)
- self.name = name
- self.func = func
- self.args = args
- def getResult(self):
- return self.res
- def run(self):
- print('Starting', self.name, 'at:', ctime())
- # Call function here and calculate the running time
- self.res = self.func(*self.args)
- print(self.name, 'finished at:', ctime())
- class MyQueue():
- def __init__(self):
- self.funcs = [self.writer, self.reader]
- self.nfuncs = range(len(self.funcs))
- def writeQ(self, queue):
- global COUNT
- print('Producing object OBJ_%d for Q...' % COUNT, end=' ')
- queue.put('OBJ_%d' % COUNT, True)
- print('size now:', queue.qsize())
- COUNT += 1
- def readQ(self, queue):
- # If queue is empty, block here until queue available
- val = queue.get(True)
- print('Consumed object %s from Q... size now:' % val, queue.qsize())
- def writer(self, queue, loops):
- for i in range(loops):
- self.writeQ(queue)
- sleep(randint(1, 3))
- def reader(self, queue, loops):
- for i in range(loops):
- self.readQ(queue)
- sleep(randint(2, 5))
- def main(self):
- nloops = randint(2, 5)
- fifoQ = Queue(32)
- lifoQ = LifoQueue(32)
- # First In First Out mode for Queue
- print('-----Start FIFO Queue-----')
- threads = []
- for i in self.nfuncs:
- threads.append(MyThread(self.funcs[i], (fifoQ, nloops), self.funcs[i].__name__))
- for t in threads:
- t.start()
- for t in threads:
- t.join()
- # Last In First Out mode for LifoQueue
- print('-----Start LIFO Queue-----')
- threads = []
- for i in self.nfuncs:
- threads.append(MyThread(self.funcs[i], (lifoQ, nloops), self.funcs[i].__name__))
- for t in threads:
- t.start()
- for t in threads:
- t.join()
- print('All DONE')
- if __name__ == '__main__':
- MyQueue().main()
第 1-27 行,首先对需要的模块进行导入,并定义一个全局变量的计数器,派生一个MyThread线程类,用于调用函数及其返回值(本例中MyThread可用于接受writer和reader函数,同时将Queue的实例作为参数传给这两个函数)。
第 30-79 行,定义一个队列类,用于进行队列一系列处理,其中writeQ与readQ会分别对队列执行put和get函数,在writeQ中利用全局变量设置每个加入队列的对象的名字。而writer和reader则会利用循环多次执行writeQ和readQ函数。最后定义一个main函数,用于生成队列,同时调用FIFO以及LIFO两种队列方式。
运行得到结果
- -----Start FIFO Queue-----
- Starting writer at: Tue Aug 1 21:43:22 2017
- Producing object OBJ_0 for Q... size now: 1
- Starting reader at: Tue Aug 1 21:43:22 2017
- Consumed object OBJ_0 from Q... size now: 0
- Producing object OBJ_1 for Q... size now: 1
- Producing object OBJ_2 for Q... size now: 2
- Producing object OBJ_3 for Q... size now: 3
- Consumed object OBJ_1 from Q... size now: 2
- writer finished at: Tue Aug 1 21:43:26 2017
- Consumed object OBJ_2 from Q... size now: 1
- Consumed object OBJ_3 from Q... size now: 0
- reader finished at: Tue Aug 1 21:43:34 2017
- -----Start LIFO Queue-----
- Starting writer at: Tue Aug 1 21:43:34 2017
- Producing object OBJ_4 for Q... size now: 1
- Starting reader at: Tue Aug 1 21:43:34 2017
- Consumed object OBJ_4 from Q... size now: 0
- Producing object OBJ_5 for Q... size now: 1
- Producing object OBJ_6 for Q... size now: 2
- Producing object OBJ_7 for Q... size now: 3
- writer finished at: Tue Aug 1 21:43:38 2017
- Consumed object OBJ_7 from Q... size now: 2
- Consumed object OBJ_6 from Q... size now: 1
- Consumed object OBJ_5 from Q... size now: 0
- reader finished at: Tue Aug 1 21:43:53 2017
- All DONE
从输出可以看出,FIFO满足先入先出,LIFO满足后入先出的队列形式。
2 join挂起与task_done信号
在queue模块中,Queue类提供了两个用于跟踪监测任务完成的函数,join和task_done,对于join函数来说,当Queue的类实例调用了join函数挂起时,join函数会阻塞等待,一直到join之前进入队列的所有任务全部标记为task_done后才会解除阻塞。
Note: 通过查看Queue的源码可以看出,在调用put函数时,会对类变量unfinished_tasks进行数值加1,而调用get函数时并不会将unfinished_tasks进行减1,只有调用task_done函数才会导致变量减1。而调用join函数时,join函数会对这个unfinished_tasks变量进行获取,也就是说,join函数会获取到在调用之前所有被put进队列里的任务中,还没有调用过task_done函数的任务数量,无论这个任务是否已经被get出列。
下面的例子中,以Queue_FIFO_LIFO.py中的MyQueue为基类,派生出一个新类,用于测试join函数与task_done函数。
- from Queue_FIFO_LIFO import *
- class NewQueue(MyQueue):
- def __init__(self):
- MyQueue.__init__(self)
- def writer(self, queue, loops):
- for i in range(loops):
- self.writeQ(queue)
- sleep(randint(1, 3))
- print('Producing join here, waiting consumer')
- queue.join()
- def reader(self, queue, loops):
- for i in range(loops):
- self.readQ(queue)
- sleep(randint(2, 5))
- print('OBJ_%d task done' % i)
- queue.task_done()
- def main(self):
- nloops = randint(2, 5)
- fifoQ = Queue(32)
- print('-----Start FIFO Queue-----')
- threads = []
- for i in self.nfuncs:
- threads.append(MyThread(self.funcs[i], (fifoQ, nloops), self.funcs[i].__name__))
- for t in threads:
- t.start()
- for t in threads:
- t.join()
- print('All DONE')
- if __name__ == '__main__':
- NewQueue().main()
上面的代码,在导入模块后,调用MyQueue的初始化函数进行初始化设置。在新类NewQueue中,对原基类的writer和reader以及main方法进行了重载,加入了join函数和task_done函数,并在main函数中只采用FIFO队列进行试验。
运行得到结果
- -----Start FIFO Queue-----
- Starting writer at: Wed Aug 2 09:06:40 2017
- Producing object OBJ_0 for Q... size now: 1
- Starting reader at: Wed Aug 2 09:06:40 2017
- Consumed object OBJ_0 from Q... size now: 0
- Producing object OBJ_1 for Q... size now: 1
- Producing object OBJ_2 for Q... size now: 2
- OBJ_0 task done
- Consumed object OBJ_1 from Q... size now: 1
- Producing object OBJ_3 for Q... size now: 2
- Producing object OBJ_4 for Q... size now: 3
- Producing join here, waiting consumer
- OBJ_1 task done
- Consumed object OBJ_2 from Q... size now: 2
- OBJ_2 task done
- Consumed object OBJ_3 from Q... size now: 1
- OBJ_3 task done
- Consumed object OBJ_4 from Q... size now: 0
- OBJ_4 task done
- reader finished at: Wed Aug 2 09:07:02 2017
- writer finished at: Wed Aug 2 09:07:02 2017
- All DONE
通过得到的结果可以看出,当新类里的writer完成了自己的Producing任务后,会由join挂起,一直等待直到reader的Consuming全部完成且标记task_done之后,才会解除挂起,此时writer和reader将会一起结束退出。
相关阅读
1. 多线程的建立
2. queue 模块
参考链接
《Python 核心编程 第3版》
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