理解生產者消費者模型及在Python編程中的運用執行個體，生產者python

理解生產者消費者模型及在Python編程中的運用執行個體，生產者python

什麼是生產者消費者模型

在 工作中，大家可能會碰到這樣一種情況：某個模組負責產生資料，這些資料由另一個模組來負責處理（此處的模組是廣義的，可以是類、函數、線程、進程等）。產 生資料的模組，就形象地稱為生產者；而處理資料的模組，就稱為消費者。在生產者與消費者之間在加個緩衝區，我們形象的稱之為倉庫，生產者負責往倉庫了進商 品，而消費者負責從倉庫裡拿商品，這就構成了生產者消費者模型。結構圖如下：

生產者消費者模型的優點：

1、解耦

假設生產者和消費者分別是兩個類。如果讓生產者直接調用消費者的某個方法，那麼生產者對於消費者就會產生依賴（也就是耦合）。將來如果消費者的代碼發生變化， 可能會影響到生產者。而如果兩者都依賴於某個緩衝區，兩者之間不直接依賴，耦合也就相應降低了。

舉個例子，我們去郵局投遞信件，如果不使用郵筒（也就是緩衝區），你必須得把信直接交給郵遞員。有同學會說，直接給郵遞員不是挺簡單的嘛？其實不簡單，你必須 得認識誰是郵遞員，才能把信給他（光憑身上穿的制服，萬一有人假冒，就慘了）。這就產生和你和郵遞員之間的依賴（相當於生產者和消費者的強耦合）。萬一哪天郵遞員換人了，你還要重新認識一下（相當於消費者變化導致修改生產者代碼）。而郵筒相對來說比較固定，你依賴它的成本就比較低（相當於和緩衝區之間的弱耦合）。

2、支援並發

由於生產者與消費者是兩個獨立的並發體，他們之間是用緩衝區作為橋樑串連，生產者只需要往緩衝區裡丟資料，就可以繼續生產下一個資料，而消費者只需要從緩衝區了拿資料即可，這樣就不會因為彼此的處理速度而發生阻塞。

接上面的例子，如果我們不使用郵筒，我們就得在郵局等郵遞員，直到他回來，我們把信件交給他，這期間我們啥事兒都不能幹（也就是生產者阻塞），或者郵遞員得挨家挨戶問，誰要寄信（相當於消費者輪詢）。

3、支援忙閑不均

緩衝區還有另一個好處。如果製造資料的速度時快時慢，緩衝區的好處就體現出來了。當資料製造快的時候，消費者來不及處理，未處理的資料可以暫時存在緩衝區中。 等生產者的製造速度慢下來，消費者再慢慢處理掉。

為了充分複用，我們再拿寄信的例子來說事。假設郵遞員一次只能帶走1000封信。萬一某次碰上情人節（也可能是聖誕節）送賀卡，需要寄出去的信超過1000封，這時 候郵筒這個緩衝區就派上用場了。郵遞員把來不及帶走的信暫存在郵筒中，等下次過來 時再拿走。

Python樣本：
利用隊列實現簡單的生產者消費者模型，生產者產生時間放入隊列，消費者取出時間列印

class Consumer(threading.Thread):  def __init__(self, queue):    threading.Thread.__init__(self)    self._queue = queue  def run(self):    while True:      msg = self._queue.get()      if isinstance(msg, str) and msg == 'quit':        break      print "I'm a thread, and I received %s!!" % msg    print 'Bye byes!'def producer():  queue = Queue.Queue()  worker = Consumer(queue)  worker.start() # 開啟消費者線程  start_time = time.time()  while time.time() - start_time < 5:    queue.put('something at %s' % time.time())    time.sleep(1)  queue.put('quit')  worker.join()if __name__ == '__main__':  producer()

   
使用多線程，在做爬蟲的時候，生產者用著產生url連結，消費者用於擷取url資料，在隊列的協助下可以使用多線程加快爬蟲速度。

import timeimport threadingimport Queueimport urllib2class Consumer(threading.Thread):  def __init__(self, queue):    threading.Thread.__init__(self)    self._queue = queue  def run(self):    while True:      content = self._queue.get()      print content      if isinstance(content, str) and content == 'quit':        break      response = urllib2.urlopen(content)    print 'Bye byes!'def Producer():  urls = [    'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258',    'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258',    'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258',    'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258'  ]  queue = Queue.Queue()  worker_threads = build_worker_pool(queue, 4)  start_time = time.time()  for url in urls:    queue.put(url)  for worker in worker_threads:    queue.put('quit')  for worker in worker_threads:    worker.join()  print 'Done! Time taken: {}'.format(time.time() - start_time)def build_worker_pool(queue, size):  workers = []  for _ in range(size):    worker = Consumer(queue)    worker.start()    workers.append(worker)  return workersif __name__ == '__main__':  Producer()