Python探索之自定義實(shí)現(xiàn)線程池
為什么需要線程池呢?
設(shè)想一下,如果我們使用有任務(wù)就開(kāi)啟一個(gè)子線程處理,處理完成后,銷毀子線程或等得子線程自然死亡,那么如果我們的任務(wù)所需時(shí)間比較短,但是任務(wù)數(shù)量比較多,那么更多的時(shí)間是花在線程的創(chuàng)建和結(jié)束上面,效率肯定就低了。
線程池的原理:
既然是線程池(Thread pool),其實(shí)名字很形象,就是把指定數(shù)量的可用子線程放進(jìn)一個(gè)"池里",有任務(wù)時(shí)取出一個(gè)線程執(zhí)行,任務(wù)執(zhí)行完后,并不立即銷毀線程,而是放進(jìn)線程池中,等待接收下一個(gè)任務(wù)。這樣內(nèi)存和cpu的開(kāi)銷也比較小,并且我們可以控制線程的數(shù)量。
線程池的實(shí)現(xiàn):
線程池有很多種實(shí)現(xiàn)方式,在python中,已經(jīng)給我們提供了一個(gè)很好的實(shí)現(xiàn)方式:Queue-隊(duì)列。因?yàn)閜ython中Queue本身就是同步的,所以也就是線程安全的,所以我們可以放心的讓多個(gè)線程共享一個(gè)Queue。
那么說(shuō)到線程池,那么理應(yīng)也得有一個(gè)任務(wù)池,任務(wù)池中存放著待執(zhí)行的任務(wù),各個(gè)線程到任務(wù)池中取任務(wù)執(zhí)行,那么用Queue來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)池是最好不過(guò)的。
1.low版線程池
設(shè)計(jì)思路:運(yùn)用隊(duì)列queue
將線程類名放入隊(duì)列中,執(zhí)行一個(gè)就拿一個(gè)出來(lái)
import queue
import threading
class ThreadPool(object):
def __init__(self, max_num=20):
self.queue = queue.Queue(max_num) #創(chuàng)建隊(duì)列,最大數(shù)為20
for i in range(max_num):
self.queue.put(threading.Thread) #將類名放入隊(duì)列中
def get_thread(self):
return self.queue.get() #從隊(duì)列中取出類名
def add_thread(self):
self.queue.put(threading.Thread) #進(jìn)類名放入隊(duì)列中
def func(arg, p): #定義一個(gè)函數(shù)
print(arg)
import time
time.sleep(2)
p.add_thread()
pool = ThreadPool(10) #創(chuàng)建對(duì)象,并執(zhí)行該類的構(gòu)造方法,即將線程的類名放入隊(duì)列中
for i in range(30):
thread = pool.get_thread() #調(diào)用該對(duì)象的get_thread方法,取出類名
t = thread(target=func, args=(i, pool)) #創(chuàng)建對(duì)象,執(zhí)行func,參數(shù)在args中
t.start()
由于此方法要求使用者修改原函數(shù),并在原函數(shù)里傳參數(shù),且調(diào)用方法也發(fā)生了改變,并且有空閑線程浪費(fèi)資源,實(shí)際操作中并不方便,故設(shè)計(jì)了下一版線程池。
2.絕版線程池
設(shè)計(jì)思路:運(yùn)用隊(duì)列queue
a.隊(duì)列里面放任務(wù)
b.線程一次次去取任務(wù),線程一空閑就去取任務(wù)
import queue
import threading
import contextlib
import time
StopEvent = object()
class ThreadPool(object):
def __init__(self, max_num, max_task_num = None):
if max_task_num:
self.q = queue.Queue(max_task_num)
else:
self.q = queue.Queue()
self.max_num = max_num
self.cancel = False
self.terminal = False
self.generate_list = []
self.free_list = []
def run(self, func, args, callback=None):
"""
線程池執(zhí)行一個(gè)任務(wù)
:param func: 任務(wù)函數(shù)
:param args: 任務(wù)函數(shù)所需參數(shù)
:param callback: 任務(wù)執(zhí)行失敗或成功后執(zhí)行的回調(diào)函數(shù),回調(diào)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)1、任務(wù)函數(shù)執(zhí)行狀態(tài);2、任務(wù)函數(shù)返回值(默認(rèn)為None,即:不執(zhí)行回調(diào)函數(shù))
:return: 如果線程池已經(jīng)終止,則返回True否則None
"""
if self.cancel:
return
if len(self.free_list) == 0 and len(self.generate_list) < self.max_num:
self.generate_thread()
w = (func, args, callback,)
self.q.put(w)
def generate_thread(self):
"""
創(chuàng)建一個(gè)線程
"""
t = threading.Thread(target=self.call)
t.start()
def call(self):
"""
循環(huán)去獲取任務(wù)函數(shù)并執(zhí)行任務(wù)函數(shù)
"""
current_thread = threading.currentThread()
self.generate_list.append(current_thread)
event = self.q.get()
while event != StopEvent:
func, args, callback = event
try:
result = func(*args)
success = True
except Exception as e:
success = False
result = None
if callback is not None:
try:
callback(success, result)
except Exception as e:
pass
with self.worker_state(self.free_list, current_thread):
if self.terminal:
event = StopEvent
else:
event = self.q.get()
else:
self.generate_list.remove(current_thread)
def close(self):
"""
執(zhí)行完所有的任務(wù)后,所有線程停止
"""
self.cancel = True
count = len(self.generate_list)
while count:
self.q.put(StopEvent)
count -= 1
def terminate(self):
"""
無(wú)論是否還有任務(wù),終止線程
"""
self.terminal = True
while self.generate_list:
self.q.put(StopEvent)
self.q.queue.clear()
@contextlib.contextmanager
def worker_state(self, state_list, worker_thread):
"""
用于記錄線程中正在等待的線程數(shù)
"""
state_list.append(worker_thread)
try:
yield
finally:
state_list.remove(worker_thread)
# How to use
pool = ThreadPool(5)
def callback(status, result):
# status, execute action status
# result, execute action return value
pass
def action(i):
print(i)
for i in range(30):
ret = pool.run(action, (i,), callback)
time.sleep(3)
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
pool.close()
# pool.terminate()
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于Python探索之自定義實(shí)現(xiàn)線程池的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站:python中模塊的__all__屬性詳解、Python面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)解析(二)等,如有不足之處,歡迎留言指出。感謝朋友們對(duì)本站的支持!
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