11.python併發入門（part7 線程隊列）

1、爲何要用隊列？

隊列是一種數據結構，數據結構是一種存放數據的容器，和列表，元祖，字典同樣，這些都屬於數據結構。

隊列能夠作的事情，列表均可以作，可是爲何咱們還要去使用隊列呢？

這是由於在多線程的狀況下，列表是一種不安全的數據結構。

爲何不安全？能夠看下面這個例子：

#開啓兩個線程，這兩個線程併發從列表中移除一個元素。

import threading

import time

l1 = [1,2,3,4,5]

def pri():

    while l1:

        a = l1[-1]

        print a

        time.sleep(1)

        try:

            l1.remove(a)

        except Exception as e:

            print "%s-------%s" %(a,e)

t1 = threading.Thread(target=pri)

t1.start()

t2 = threading.Thread(target=pri)

t2.start()

輸出結果：

5

5

4

5-------list.remove(x): x not in list

4

34-------list.remove(x): x not in list

3

23-------list.remove(x): x not in list

2

1

2-------list.remove(x): x not in list

1

1-------list.remove(x): x not in list

關於上述的代碼分析：

主線程首先建立了兩個線程t1和t2 並啓動。

首先t1執行pri函數，首先獲取了列表中最後一個元素（5），而且print輸出，sleep1秒，此時切換到t2線程，t2線程執行pri函數，同時也獲取到了列表中的最後一個元素（5），print輸出，而後sleep1秒，此時切換回t1線程，t1線程執行l1.remove刪除剛剛獲取到的列表中的最後一個元素（5），成功刪除，沒有出現任何異常。

此時，列表中只剩下了[1,2,3,4]四個元素，t1線程從新再去執行pri函數，首先獲取列表中的最後一個元素（此時的最後一個元素是4），而且print輸出最後一個元素（4），print完畢以後sleep1秒，此時又會切換到t2線程，剛剛t2線程拿到的最後一個元素是5，剛剛t2線程拿到了元素5以後執行sleep 1後就阻塞了，如今t2線程開始執行sleep 1後面的代碼，l1.remove()如今t2線程要去刪除的是以前t2線程獲取到的最後一個元素5，可是元素5以前已經被t1線程從列表中刪掉了，因此如今元素5是不存在的，就會拋出一個異常，except下面的代碼塊就會運行，輸出一個「5-------list.remove(x): x not in list」 由於以前捕捉了異常，因此程序不會崩潰，而後繼續執行~

t2線程print一個錯誤信息「5-------list.remove(x): x not in list」後，回到pri函數的開頭，繼續從新執行，從新去得到l1列表中的最後一個元素（4），而後print輸出（4），再而後sleep1秒，切換到t1線程。

t1線程剛剛拿到的最後一個元素是（4）剛剛執行到了pri函數的sleep1，結束了sleep以後，開始執行list.remove移除列表中的最後一個元素，此時元素4從l1列表中被刪除，如今的l1列表中只剩下了[1,2,3]三個元素。

t1線程繼續回到pri函數開始的位置，獲取列表中的最後一個元素後（3）並print輸出，而後sleep，此時切換到t2線程，t2線程剛纔拿到的最後一個元素是4，顯然元素4已經被剛剛的t1線程給移除掉了，當t2去移除元素4時，又會出現異常，print輸出「4-------list.remove(x): x not in list」，而後t2線程繼續回到pri函數的開頭部分開始從新執行......一直循環下去直到列表爲空。

其實上面出現的這種狀況，咱們能夠經過互斥鎖或者遞歸鎖的方式去解決。

若是不想加鎖，咱們就可使用隊列這種數據類型。

2、隊列的基本使用。

首先介紹下線程隊列的基本用法。

一、要使用線程隊列以前，首先須要導入一個名爲Queue的模塊。

import Queue

二、初始化一個線程隊列的對象,這個隊列的長度能夠無限，也能夠有限，這個隊列的大小能夠經過maxsize去指定。

q1 = Queue.Queue(maxsize=10)

三、將一個值放入隊列中。

q1.put(「a」)

調用隊列對象的put方法，實現的是在隊列的尾部插入一個數據，put方法有兩個參數，第一個是item，也就是要在隊列尾部插入的數據（這個是必填的），另一個就是block參數，這個block參數若是不填，默認爲1。

若是當一個隊列爲空，而且block爲1時，put方法就會使調用put方法的這個線程掛起，直到有空的數據單元，若是block設置爲0，一旦隊列滿了，程序就會拋出一個full異常。

四、從隊列中取出一個值。

q1.get()

調用隊列的get方法，從隊列的頭部刪除而且返回一個元素，get方法也有一個可選參數，也叫block，默認爲True。

當隊列爲空，block爲「True」時，調用get方法的那個線程會被掛起（保存狀態暫停），一直等到對了裏面有數據爲止。

當隊列爲空，block爲「False」時，就會直接拋出Empty異常。

五、隊列的三種模式。

Queue.Queue ：FIFO 先進先出。

Queue.LifoQueue：LIFO 後進先出（先進後出）

Queue.PriorityQueue：這是一種優先級隊列，給每一個隊列中的元素指定一個優先級，優先級越低的越先從隊列中出去。

6.關於隊列中可能會經常使用的其餘方法。

q1.qsize() 獲取當前隊列的大小。

q1.empty() 若是隊列爲空時，返回True，不然返回False

q1.full() 若是隊列滿了返回True，不然返回False。

q1.get([block[, timeout]]) 獲取隊列中的數據，timeout爲等待時間。

q1.get_nowait() 至關q1.get(block = False)

q1.put(item) 在隊列中添加數據，timeout爲等待時間。

q1.put_nowait(item) 至關q1.put(item, block=False)。

q1.task_done() 在完成一項工做以後，q1.task_done() 函數向任務已經完成的隊列發送一個信號。

q1.join() 實際上意味着等到隊列爲空，再執行別的操做.

在多線程中使用隊列這種數據類型去代替列表後：

#!/usr/local/bin/python2.7

# -*- coding:utf-8 -*-

import Queue

import threading

import time

q1 = Queue.PriorityQueue(maxsize=10)

for i in xrange(1,6):

    q1.put(i)

def pri():

    while not q1.empty():

        a = q1.get()

        print a

        time.sleep(1)

t1 = threading.Thread(target=pri)

t1.start()

t2 = threading.Thread(target=pri)

t2.start()