队列:

  队列可以并发的派多个线程,对排列的线程处理,并切每个需要处理线程只需要将请求的数据放入队列容器的内存中,线程不需要等待,当排列完毕处理完数据后,线程在准时来取数据即可。请求数据的线程只与这个队列容器存在关系,处理数据的线程down掉不会影响到请求数据的线程,队列会派给其他线程处理这分数据,它实现了解耦,提高效率。队列内会有一个有顺序的容器,列表与这个容器是有区别的,列表中数据虽然是排列的,但数据被取走后还会保留,而队列中这个容器的数据被取后将不会保留。当必须在多个线程之间安全地交换信息时,队列在线程编程中特别有用。

Python四种类型的队例:

Queue:FIFO 即first in first out 先进先出
LifoQueue:LIFO 即last in first out 后进先出
PriorityQueue:优先队列,级别越低,越优先
deque:双边队列

Queue 先进先出队列:

#基本FIFO队列  先进先出 FIFO即First in First Out,先进先出
#maxsize设置队列中,数据上限,小于或等于0则不限制,容器中大于这个数则阻塞,直到队列中的数据被消掉
q = Queue(maxsize=0)

#写入队列数据
q.put(0)
q.put(1)
q.put(2)

#输出当前队列所有数据
print(q.queue)
#删除队列数据,并返回该数据
q.get()
#输也所有队列数据
print(q.queue)

# 输出:
# deque([0, 1, 2])
# deque([1, 2])

生产消费模型:

#生产消费模型
qq = Queue(maxsize=10)

def product(name):
    count = 1
    while True:
        q.put('步枪{}'.format(count))
        print('{}生产步枪{}支'.format(name,count))
        count+=1
        time.sleep(0.3)

def cousume(name):
    while True:
        print('{}装备了{}'.format(name,q.get()))
        time.sleep(0.3)

        q.task_done()


#部队线程
p = threading.Thread(target=product,args=('张三',))
k = threading.Thread(target=cousume,args=('李四',))
w = threading.Thread(target=cousume,args=('王五',))

p.start()
k.start()
w.start()

 

Python多线程与Queue队列多线程在感官上类似于同时执行多个程序,虽然由于GIL的存在,在Python中无法实现线程的真正并行,但是对于某些场景,多线程仍不失为一个有效的处理方法:

1,不紧急的,无需阻塞主线程的任务,此时可以利用多线程在后台慢慢处理;
2,IO密集型操作,比如文件读写、用户输入和网络请求等,此时多线程可以近似达到甚至优于多进程的表现;

多线程的基本使用不再赘述,以下语法便可轻松实现:

def task(args1, args2):
    pass

Thread(
    target=task,
    args=(args1, args2)
).start()

这里我们重点关注线程通信。

假设有这么一种场景:有一批源数据,指定一个操作系数N,需要分别对其进行与N的加减乘除操作,并将结果汇总。
当然这里的加减乘除只是一种简单处理,在实际的生产环境中,它其实代表了一步较为复杂的业务操作,并包含了较多的IO处理。

自然我们想到可以开启多线程处理,那么紧接着的问题便是:如何划分线程,是根据处理步骤划分,还是根据源数据划分?

对于前者,我们把涉及的业务操作单独划分位一个线程,即有4个线程分别进行加减乘除的操作,显然上一个线程的结果是下一个线程的输入,这类似于流水线操作;

而后者则是把源数据分为若干份,每份启动一个线程进行处理,最终把结果汇总。一般来说,我们推荐第一种方式。因为在一个线程中完成所有的操作不如每步一个线程清晰明了,

尤其是在一些复杂的场景下,会加大单个线程的出错概率和测试难度。

那么我们将开辟4个线程,分别执行加减乘除操作。最后一个除法线程结束则任务完成

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

from Queue import Queue
from threading import Thread


class NumberHandler(object):
    def __init__(self, n):
        self.n = n

    def add(self, num):
        return num + self.n

    def subtract(self, num):
        return num - self.n

    def multiply(self, num):
        return num * self.n * self.n

    def divide(self, num):
        return num / self.n


class ClosableQueue(Queue):
    SENTINEL = object()

    def close(self):
        self.put(self.SENTINEL)

    def __iter__(self):
        while True:
            item = self.get()
            try:
                if item is self.SENTINEL:
                    return
                yield item
            finally:
                self.task_done()


class StoppableWorker(Thread):
    def __init__(self, func, in_queue, out_queue):
        super(StoppableWorker, self).__init__()
        self.in_queue = in_queue
        self.out_queue = out_queue
        self.func = func

    def run(self):
        for item in self.in_queue:
            result = self.func(item)
            self.out_queue.put(result)
            print self.func


if __name__ == '__main__':
    source_queue = ClosableQueue()
    add_queue = ClosableQueue()
    subtract_queue = ClosableQueue()
    multiply_queue = ClosableQueue()
    divide_queue = ClosableQueue()
    result_queue = ClosableQueue()

    number_handler = NumberHandler(5)

    threads = [
        StoppableWorker(number_handler.add, add_queue, subtract_queue),
        StoppableWorker(number_handler.subtract, subtract_queue, multiply_queue),
        StoppableWorker(number_handler.multiply, multiply_queue, divide_queue),
        StoppableWorker(number_handler.divide, divide_queue, result_queue),
    ]

    for _thread in threads:
        _thread.start()

    for i in range(10):
        add_queue.put(i)

    add_queue.close()
    add_queue.join()
    print 'add job done...'
    subtract_queue.close()
    subtract_queue.join()
    print 'subtract job done...'
    multiply_queue.close()
    multiply_queue.join()
    print 'multiply job done...'
    divide_queue.close()
    divide_queue.join()
    print 'divide job done...'
    result_queue.close()

    print "%s items finished, result: %s" % (result_queue.qsize(), result_queue)

    for i in result_queue:
        print i