python淺談一下執行緒間通訊之佇列

2023-11-02 22:00:25

為什麼需要執行緒間通訊

一個人的力量是有限的，但是團隊合作可以發揮更大的作用。而團隊共同作業需要交流和通訊來有效的分配任務和協調工作，來保證保時保量的完成工作。

為什麼執行緒間需要通訊呢？這就好比一個團隊需要完成一個工作，但是這個工作週期性比較長，複雜度也比較高，此時就需要團隊共同作業了，領導就把工作分為了n份，a、b、c員工每次領取1份工作，做完了再向老闆同步，並且領取新的工作，這樣的話，工作很快就做完了嘛。

將執行緒代入上面的例子，在某些任務中，可能需要多個執行緒來完成同樣的任務，所以執行緒間通訊是為了執行緒之間的共同作業和同步，更快的完成任務。

執行緒間通訊方式有哪些

在python多執行緒程式設計中，執行緒間通訊方法主要有以下幾種:

共用變數

這是最常用，也是用的最多的方式，這個很好理解，在同一程序中，多個執行緒有一部分記憶體是共用程序的，所以多個執行緒可以使用“共用變數”的方式共用同一份資料，通過對該變數的讀寫操作來實現執行緒間通訊。

佇列

在python中，為我們提供了佇列的標準庫Queue，它是標準庫中的一個安全佇列的實現。作用是可以在多個執行緒間共用資料，主要用法為通過get方法將資料放入佇列，get方法將資料從佇列中取出來，

管道

python管道是通過multiprocessing庫中的Pipe實現的，可以在2個執行緒之間任意傳遞資料，而且是雙向通訊的，主要用法為通過send方法傳送資料，通過recv方法接收資料。

除此之外，還有其他方法，例如藉助第三方工具，比如redis等。

執行緒間通訊案例之佇列

共用變數，我們之前就已經用過了，比如上一節，我們自己實現了python的讀寫鎖，就用到了共用變數的方式。這裡就不再過多闡述了。這裡將介紹一下管道的案例：

佇列多用於生產者消費者，在python中，是使用queue模組下的Queue方法，建立一個新的佇列語句為:

queues = queue.Queue()

其中，Queue可以傳入一個maxsize，它將作為佇列的最大值，預設的話，是無限制。

想要往佇列中寫入資料的話，使用put方法即可，例如，向佇列寫入字串"123"，我們僅需要呼叫put方法即可，例如:

queues.put("123")

而想要從佇列中獲取資料的話，需要使用get方法，例如:

data = queues.get()
print(data)

除此之外，還有佇列其他常用的方法，如: qsize()會返回佇列中元素的數量，empty()會判斷佇列是否為空，full()會判斷佇列是否已經滿了。

這裡舉一個檔案分發下載的例子，我們需要定義一個生產者，用於釋出任務，定義多個消費者，用於執行任務，程式碼如下:

在上述程式碼中，我們定義了生產者和消費者2個類，其初始方法__init__會傳入佇列資訊，生產者有定義了2個方法，一個是put，是將元素放入佇列中，還有一個是qsize，是返回當前佇列的個數。而消費者只定義了一個方法get，上面寫了一個死迴圈，向佇列獲取資料，每獲取到一個資料，休息15秒。

在主函數中，我們定義了一個公共的佇列queues，而後定義了生產者p和消費者q，二者都傳入了同一個佇列queues。最後我們寫了3個執行緒，用於執行消費者q的get方法。和呼叫一個生產者方法put。

執行結果為:

上述結果展現的是，生產者生成資料，而消費者接收。file_0到file_9都只被消費了一次，可見佇列是自己保證了執行緒競爭問題的。

總結

本篇文章介紹了為什麼需要執行緒間通訊，以及通訊方式有哪些，最後每種通訊方式都舉了一個例子，總的來說，最常用的還是共用變數的方式來進行執行緒間通訊，但是此方法需要自己來保證執行緒競爭問題，除此之外，還有佇列和管道，此二者不用擔心執行緒競爭，但是前則更適用於生產者-消費者模型，後者更適用於兩執行緒間相互通訊。

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python淺談一下執行緒間通訊之佇列

目錄

為什麼需要執行緒間通訊

執行緒間通訊方式有哪些

執行緒間通訊案例之佇列

總結

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