[python模組]隊列queue

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一、隊列queue

隊列queue 多應用在多線程情境，多線程訪問共用變數。

對於多線程而言，訪問共用變數時，隊列queue的安全執行緒的。

因為queue使用了一個線程鎖(pthread.Lock())，以及三個條件變數(pthread.condition()),來保證了安全執行緒。

總結：隊列提供了一個安全可靠的共用資料使用方式情節。

隊列內建控制安全的幾個參數，非使用者使用	名稱	作用
self.mutex	互斥鎖	任何擷取隊列的狀態(empty(),qsize()等)，或者修改隊列的內容的操作(get,put等)都必須持有該互斥鎖。共有兩種操作require擷取鎖，release釋放鎖。同時該互斥鎖被三個共用變數同時享有，即操作conditiond時的require和release操作也就是操作了該互斥鎖。
self.not_full	條件變數 隊列沒滿	當隊列中有元素添加後，會通知notify其他等待添加元素的線程，喚醒等待require互斥鎖，或者有線程從隊列中取出一個元素後，通知其它線程喚醒以等待require互斥鎖。
self.not_empty	條件變數 隊列不為空白	線程添加資料到隊列中後，會調用self.not_empty.notify()通知其它線程，喚醒等待require互斥鎖後，讀取隊列。
self.all_tasks_done	條件變數 隊列資料全部處理完	消費者線程從隊列中get到任務後，任務處理完成，當所有的隊列中的任務處理完成後，會使調用queue.join()的線程返回，表示隊列中任務以處理完畢。

###queue的初始化函數###def __init__(self, maxsize=0):        self.maxsize = maxsize        self._init(maxsize)                # mutex must be held whenever the queue is mutating.  All methods            # that acquire mutex must release it before returning.  mutex            # is shared between the three conditions, so acquiring and            # releasing the conditions also acquires and releases mutex.                    self.mutex = _threading.Lock()                    # Notify not_empty whenever an item is added to the queue; a            # thread waiting to get is notified then.                    self.not_empty = _threading.Condition(self.mutex)                    # Notify not_full whenever an item is removed from the queue;            # a thread waiting to put is notified then.                    self.not_full = _threading.Condition(self.mutex)                    # Notify all_tasks_done whenever the number of unfinished tasks            # drops to zero; thread waiting to join() is notified to resume                    self.all_tasks_done = _threading.Condition(self.mutex)            self.unfinished_tasks = 0

 

 

二、隊列資料存取規則：

資料使用方式	類名	作用	樣本
FIFO先進先出	Queue(maxsize)	先進入隊列的資料，先取出 maxsize:>=0 設定隊列長度，0為無限長	q = queue.Queue()
FILO先進後出	LifoQueue(maxsize)	先進入隊列的資料，最後取出 maxsize:>=0 設定隊列長度，0為無限長	q = queue.LifoQueue()
Priority優先順序	PriorityQueue(maxsize)	設定優先標誌，優先取出高標誌位 maxsize:>=0 設定隊列長度，0為無限長	q = queue.PriorityQueue()

 

 

###例子一：先進先出###import queueq = queue.Queue()for i in range(5):    q.put(i)    for i in range(5):    print(q.get(),end=" ")#---結果---0 1 2 3 4 ###例子二：後進先出###import queueq = queue.LifoQueue()for i in range(5):    q.put(i)for i in range(5):    print(q.get(),end=" ")#---結果---4 3 2 1 0###例子三：按優先標誌位讀取####參考其它資料，看到許多講述優先順序隊列的實現，但是我覺得直接用元組的方式比較簡單粗暴。import queuep = queue.PriorityQueue()p.put((3,"3"))p.put((1,"1"))p.put((4,"4"))p.put((2,"2"))for i in range(3):    print(p.get())#---結果：按元組索引0排序---    (1, '1')(2, '2')(3, '3')(4, '4')        ###例子四：多元組判斷###   import queuep = queue.PriorityQueue()p.put((1,4,"a"))p.put((2,1,"666"))p.put((1,3,"4"))p.put((2,2,"2"))for i in range(3):    print(p.get())   #-----結果：元組對應的序號進行比較，主鍵是序號0，越往後，優先度越低。-----(1, 3, '4')(1, 4, 'a')(2, 1, '666')(2, 2, '2')

三、隊列的常用方法和屬性：

 

方法和屬性	作用	樣本
task_done()	1、標記之前的一個任務已經完成。 2、由隊列的消費者線程調用。每一個get()調用得到一個任務，接下來的task_done()調用告訴隊列該任務已經處理完畢。 3、如果當前的join()當前處於阻塞狀態，當前的所有元素執行後都會重啟（意味著收到加入queue的每一個對象的task_done()調用的資訊）
join()	阻塞： 等待隊列所有任務執行結束。 當消費者線程調用task_done()，隊列中未完成的計數就會減少，直至計數為0，解除阻塞。
put(item,block,timeout)	把對象item放入隊列： item：對象名稱，必填項。 block：     預設是True，如果隊列滿等待。     設定成False，如果隊列滿報Full異常。 timeout：【block為True是生效】     預設是None，如果隊列滿了等待。     0：不等待，隊列滿了立即報Full。     正數1~：等待相應秒數，秒數到了，隊列還是滿的，報錯Full。
put_nowait(item)	向隊列裡存對象，不等待
get(block,timeout)	從隊列取出對象，並把對象從隊列中刪除 block：     預設是True，隊列為空白等待。     可以變更為False，如果隊列為空白，報Empty錯誤。 timeout：【block為True是生效】     預設是None，隊列為空白，等待。     0：不等待，隊列為空白直接報Empty。     正數1~：等待相應秒數，如果依然為空白，則報Empty
get_nowait()	從隊列裡取對象，不等待
qsize()	返回隊列長度的近似值。 qsize長度不做為get和put方法的操作依據。
empty()	隊列為空白返回True 不做為get和put方法的操作依據。
full()	隊列滿了返回True 不做為get和put方法的操作依據。

四、隊列資料進出規則執行個體 ：

            也是一個最簡單的生產者消費者例子。

'''例子一：隊列基本的進出規則'''import queue,time,threading,randomdef productor(name,s):                        # 生產者函數，向隊列裡放產品time.sleep(s)print ('服務員{}有時間了'.format(name))q.put(name)def customer():                               # 消費者函數，從隊列裡取產品s = q.get()print ('服務員{}被叫走了'.format(s))l = []q = queue.LifoQueue()        # 後進先出，把LifoQueue改成Queue，先進先出。for i in range(5):n = random.randint(1,7)t = threading.Thread(target=productor,args=(i,n))    # 生產線程l.append(t)t.start()for i in l:i.join()customer()        #-----運行結果：因為有Random，所以結果不固定，主要觀察消費順序。------服務員0有時間了服務員0被叫走了服務員1有時間了服務員1被叫走了服務員4有時間了服務員3有時間了服務員2有時間了服務員2被叫走了服務員3被叫走了服務員4被叫走了

 

參考資料：

http://python.jobbole.com/87592/

https://www.2cto.com/kf/201608/540910.html

https://www.cnblogs.com/itogo/p/5635629.html

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