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线程queue、事件event及协程

时间:2019-08-27 19:35:27      阅读:152      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:系统   alt   get   保存   操作   连接失败   没有   调度   负载   

线程queue、事件event及协程

线程queue

多线程抢占资源,让其保持串行的两种方式:

? 1、互斥锁

? 2、队列

线程队列分为以下三种:

1、Queue(先进先出)

import queue

q = queue.Queue(3)
q.put(1)
q.put(2)
q.put(3)
# q.put(4,block=False)  # 若不设置block参数,默认为True,大于队列长度进入阻塞状态,若设置block为False,大于对列长度直接报错
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
# print(q.get(timeout=2)) 阻塞2s 还没有值直接报错
# 结果
1
2
3

2、LifoQueue(后进先出)

import queue

q = queue.LifoQueue(3)
q.put(1)
q.put(2)
q.put(3)
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
# 结果:
3
2
1

3、PriorityQueue(优先级队列)

import queue

q = queue.PriorityQueue(3)
q.put((-1,'awe'))   # 操作对象为元祖,第一个位置的数字越小,优先级越高
q.put((2,6))
q.put((0,3))
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
# 结果:
(-1, 'awe')
(0, 3)
(2, 6)

事件event

开启两个线程,一个线程运行到中间的某个阶段,触发另个线程执行.两个线程增加了耦合性.

引入事件event的两个阶段:

版本1:(判断全局变量状态)

from threading import Thread
from threading import current_thread
import time

flag =False
def check():
    print(f'{current_thread().name}监测服务器是否开启')
    time.sleep(3)
    global flag
    flag = True
    print('服务器已开启')

def connect():
    while not flag:
        print(f'{current_thread().name}等待连接')
        time.sleep(0.5)
    else:
        print(f'{current_thread().name} 连接成功...')

t1 = Thread(target=check,)
t2 = Thread(target=connect,)
t1.start()
t2.start()
# 结果:
Thread-1监测服务器是否开启
Thread-2等待连接
Thread-2等待连接
Thread-2等待连接
Thread-2等待连接
Thread-2等待连接
Thread-2等待连接
服务器已开启
Thread-2 连接成功...

版本2:(事件Event)

from threading import Thread
from threading import current_thread
from threading import Event
import time

event = Event() # 创建事件对象

def check():
    print(f'{current_thread().name}监测服务器是否开启')
    time.sleep(3)
    print(event.is_set()) # 判断事件是否设置
    event.set() # 设置事件
    print(event.is_set())
    print('服务器已开启')

def connect():

    print(f'{current_thread().name}等待连接')
    event.wait() # 等待事件设置,阻塞状态
    print(f'{current_thread().name} 连接成功...')

t1 = Thread(target=check,)
t2 = Thread(target=connect,)
t1.start()
t2.start()

小练习:

将上述例子改为一个线程监测服务器状态,另一个线程判断服务器状态,如果服务器状态开启,则显示连接成功,此线程每1秒尝试连接服务器一次,一共连接3次,还没连接成功,则显示连接失败

from threading import Thread
from threading import current_thread
from threading import Event
import time

event = Event() # 创建事件对象

def check():
    print(f'{current_thread().name}监测服务器是否开启')
    time.sleep(3)
    event.set() # 设置事件
    print('服务器已开启')

def connect():
    count = 1
    while 1:
        print(f'{current_thread().name}等待连接')
        event.wait(1) # 等待事件设置,阻塞状态
        if count == 4:
            print(f'{current_thread().name}连接成功')
        count += 1
        print(f'{current_thread().name}尝试连接{count}次...')
    else:
        print(f'{current_thread().name}连接成功')

t1 = Thread(target=check,)
t2 = Thread(target=connect,)
t1.start()
t2.start()

协程

协程:简单的来说就是一个线程并发的处理任务.

串行:一个线程执行一个任务,执行完毕之后,执行下一个任务.

并行: 多个cpu执行多个任务, 4个cpu 执行4个任务.

并发: 一个cpu执行多个任务,看起来像是同时运行.

并发真正的核心:切换并且保持状态.

多线程的并发: 3个线程处理10个任务,如果线程1处理的这个任务,遇到阻塞,cpu被操作系统切换到另一个线程,

技术图片

一个线程并发处理任务:以一个线程执行3个任务为例:

技术图片

协程定义:协程是一种用户态的轻量级线程,即协程是由用户程序自己控制调度的。

单个cpu并发执行10个任务的三种方式:

? 1、方式一:开启多进程并发执行, 操作系统切换+保持状态.

? 2、方式二:开启多线程并发执行,操作系统切换+保持状态.

? 3、方式三:开启协程并发的执行, 自己的程序 把控着cpu 在3个任务之间来回切换+保持状态.

以上三种实现方式,协程最好,这是因为:

? 1.协程的切换开销更小,属于程序级别的切换,操作系统完全感知不到,因而更加轻量级

? 2.协程的运行速度更快

? 3.协程会长期霸占cpu只执行我程序里面的所有任务.

协程的特点:

  1. 必须在只有一个单线程里实现并发
  2. 修改共享数据不需加锁
  3. 用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈(保持状态)
  4. 附加:一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程

Greenlet

Greenlet是python中的一个第三方模块,真正的协程模块就是使用greenlet完成的切换

并发的两个核心:切换并且保持状态.接下来我们从一个例子慢慢引入此模块的用法

# 版本一:单切换
def func1():
    print('in func1')

def func2():
    print('in func2')
    func1()
    print('end')

func2()

# 版本二:切换+保持状态
import time
def gen():
    while 1:
        yield 1
        time.sleep(0.5)  # 手动设置IO,遇到IO无法自动切换

def func():
    obj = gen()
    for i in range(10):
        next(obj)
func()

# 版本三:切换+保持状态,遇到IO自动切换
from greenlet import greenlet
import time
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)  # 2
    g2.switch('taibai')  # 3
    time.sleep(3)
    print('%s eat 2' %name)  # 6
    g2.switch()  # 7

def play(name):
    print('%s play 1' %name)  # 4
    g1.switch()  # 5
    print('%s play 2' %name)  # 8

g1=greenlet(eat)
g2=greenlet(play)

g1.switch('taibai')  # 1 切换到eat任务

协程模块gevent

gevent 是一个第三方库,可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程,在gevent中用到的主要模式是greenlet, 它是以C扩展模块形式接入Python的轻量级协程。 Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部,但它们被协作式地调度。

# gevent模块的几个用法
# 用法:
g1=gevent.spawn(func,1,2,3,x=4,y=5)创建一个协程对象g1,spawn括号内第一个参数是函数名,如eat,后面可以有多个参数,可以是位置实参或关键字实参,都是传给函数eat的,spawn是异步提交任务

g2=gevent.spawn(func2)

g1.join() # 等待g1结束

g2.join() # 等待g2结束  有人测试的时候会发现,不写第二个join也能执行g2,是的,协程帮你切换执行了,但是你会发现,如果g2里面的任务执行的时间长,但是不写join的话,就不会执行完等到g2剩下的任务了

# 或者上述两步合作一步:gevent.joinall([g1,g2])

使用time.sleep模拟程序中遇到的阻塞:

import gevent
import time
from threading import current_thread
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)
    print(current_thread().name)
    # gevent.sleep(2)
    time.sleep(2)
    print('%s eat 2' %name)

def play(name):
    print('%s play 1' %name)
    print(current_thread().name)
    # gevent.sleep(1) # gevent.sleep(1)模拟的是gevent可以识别的io阻塞
    time.sleep(1)
    # time.sleep(1)或其他的阻塞,gevent是不能直接识别的需要用下面一行代码,打补丁,就可以识别了
    print('%s play 2' %name)


g1 = gevent.spawn(eat,'egon')
g2 = gevent.spawn(play,name='egon')
print(f'主{current_thread().name}')
g1.join()
g2.join()
# 结果: 
主MainThread
egon eat 1
MainThread
egon eat 2
egon play 1
MainThread
egon play 2

最终版本:

import gevent
from gevent import monkey
monkey.patch_all()  # 打补丁: 将下面的所有的任务的阻塞都打上标记
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)
    time.sleep(2)
    print('%s eat 2' %name)

def play(name):
    print('%s play 1' %name)
    time.sleep(1)
    print('%s play 2' %name)


g1 = gevent.spawn(eat,'egon')
g2 = gevent.spawn(play,name='egon')

# g1.join()
# g2.join()
gevent.joinall([g1,g2])
# 结果:
egon eat 1
egon play 1
egon play 2
egon eat 2

负载均衡:就是指将负载(工作任务)进行平衡、分摊到多个操作单元上进行运行

Nginx:Nginx是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件(IMAP/POP3)代理服务器,其特点是占有内存少,并发能力强。

一般在工作中我们都是进程+线程+协程的方式来实现并发,以达到最好的并发效果,如果是4核的cpu,一般起5个进程,每个进程中20个线程(5倍cpu数量),每个线程可以起500个协程,大规模爬取页面的时候,等待网络延迟的时间的时候,我们就可以用协程去实现并发。 并发数量 = 5 * 20 * 500 = 50000个并发,这是一般一个4cpu的机器最大的并发数。nginx在负载均衡的时候最大承载量就是5w个

单线程里的这20个任务的代码通常会既有计算操作又有阻塞操作,我们完全可以在执行任务1时遇到阻塞,就利用阻塞的时间去执行任务2。。。。如此,才能提高效率,这就用到了Gevent模块。

线程queue、事件event及协程

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原文地址:https://www.cnblogs.com/lifangzheng/p/11420036.html

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