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Python教程之生產(chǎn)者消費者模式解析

更新時間：2021年09月13日 10:04:18 作者：季布，

在并發(fā)編程中使用生產(chǎn)者和消費者模式能夠解決大不多的并發(fā)問題。該模式通過平衡生產(chǎn)線程和消費線程的工作能力來提高程序的整體處理數(shù)據(jù)的速度

為什么使用生產(chǎn)者消費者模式

在線程世界里，生產(chǎn)者就是生產(chǎn)數(shù)據(jù)的線程，消費者就是消費數(shù)據(jù)的線程。在多線程開發(fā)中，如果生產(chǎn)者處理速度很快，而消費者處理速度很慢，那么生產(chǎn)者就必須等待消費者處理完才能繼續(xù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同樣的道理，如果消費者的處理能力大于生產(chǎn)者，那么消費者就必須等待生產(chǎn)者。為了解決這個問題引入了生產(chǎn)者和消費者模式。

什么是生產(chǎn)者消費者模式

生產(chǎn)者消費者模式是通過一個容器來解決生產(chǎn)者和消費者的強耦合問題。生產(chǎn)者和消費者彼此之間不直接通訊，而通過阻塞隊列來進(jìn)行通訊，所以生產(chǎn)者生產(chǎn)完數(shù)據(jù)之后不用通過等待消費者處理，直接扔給阻塞隊列，消費者不著生產(chǎn)者拿數(shù)據(jù)，而是直接從阻塞隊列中取，阻塞隊列相當(dāng)于一個緩沖區(qū)，平衡了生產(chǎn)者和消費者的處理能力。

在這里插入圖片描述

代碼案例

import threading
import queue
import time
#定義一個生產(chǎn)者
def producer():
    count = 0
    #判斷隊列中任務(wù)的數(shù)量
    while q.qsize()<5:
        print('第%s頓飯......',count)
        q.put(count)
        count+=1
        time.sleep(1)
#定義一個消費者
def consumer(name):
    while True:
        print("%s 吃了第%s飯" % (name,q.get()))
#定義一個隊列
q = queue.Queue(maxsize=4)
t1 = threading.Thread(target=producer)
t2 = threading.Thread(target=consumer,args=('jibu',))
t1.start()
t2.start()

結(jié)果:
第%s頓飯...... 0
jibu 吃了第0飯
第%s頓飯...... 1
jibu 吃了第1飯
第%s頓飯...... 2
jibu 吃了第2飯
第%s頓飯...... 3
jibu 吃了第3飯
第%s頓飯...... 4
jibu 吃了第4飯
第%s頓飯...... 5
jibu 吃了第5飯
第%s頓飯...... 6
jibu 吃了第6飯
第%s頓飯...... 7
jibu 吃了第7飯
第%s頓飯...... 8
# 另外，如果供大于求或者求大于供，可以在相對小的一方在增加線程的數(shù)量

當(dāng)然如果需要進(jìn)一步優(yōu)化可以讓消費者執(zhí)行完隊列中所有任務(wù)的時候告訴生產(chǎn)者一聲

import threading
import queue
import time
#定義一個生產(chǎn)者
def producer():
    count = 0
    #判斷隊列中任務(wù)的數(shù)量
    for i in range(5):
        print('第%s頓飯......',count)
        q.put(count)
        count+=1
        time.sleep(1)
    q.join()
#定義一個消費者
def consumer(name):
    while True:
        print("%s 吃了第%s飯" % (name,q.get()))
        q.task_done()
        print('消費者執(zhí)行完了所有任務(wù)')
#定義一個隊列
q = queue.Queue(maxsize=4)
t1 = threading.Thread(target=producer)
t2 = threading.Thread(target=consumer,args=('jibu',))
t1.start()
t2.start()

結(jié)果
第0頓飯......
jibu 吃了第0飯
消費者執(zhí)行完了所有任務(wù)
第1頓飯......
jibu 吃了第1飯
消費者執(zhí)行完了所有任務(wù)
第2頓飯......
jibu 吃了第2飯
消費者執(zhí)行完了所有任務(wù)
第3頓飯......
jibu 吃了第3飯
消費者執(zhí)行完了所有任務(wù)
第4頓飯......
jibu 吃了第4飯
消費者執(zhí)行完了所有任務(wù)