python|简单探讨一下线程间通信之队列

为什么需要线程间通信

一个人的力量是有限的，但是团队合作可以发挥更大的作用。而团队协作需要交流和通信来有效的分配任务和协调工作，来保证保时保量的完成工作。

为什么线程间需要通信呢？这就好比一个团队需要完成一个工作，但是这个工作周期性比较长，复杂度也比较高，此时就需要团队协作了，领导就把工作分为了n份，a、b、c员工每次领取1份工作，做完了再向老板同步，并且领取新的工作，这样的话，工作很快就做完了嘛。

将线程代入上面的例子，在某些任务中，可能需要多个线程来完成同样的任务，所以线程间通信是为了线程之间的协作和同步，更快的完成任务。

线程间通信方式有哪些

在python多线程编程中，线程间通信方法主要有以下几种:

• 共享变量

这是最常用，也是用的最多的方式，这个很好理解，在同一进程中，多个线程有一部分内存是共用进程的，所以多个线程可以使用“共享变量”的方式共享同一份数据，通过对该变量的读写操作来实现线程间通信。

• 队列

在python中，为我们提供了队列的标准库Queue，它是标准库中的一个安全队列的实现。作用是可以在多个线程间共享数据，主要用法为通过get方法将数据放入队列，get方法将数据从队列中取出来，

• 管道

python管道是通过multiprocessing库中的Pipe实现的，可以在2个线程之间任意传递数据，而且是双向通信的，主要用法为通过send方法发送数据，通过recv方法接收数据。

除此之外，还有其他方法，例如 借助第三方工具，比如redis等。

线程间通信案例之队列

共享变量，我们之前就已经用过了，比如上一节，我们自己实现了python的读写锁，就用到了共享变量的方式。这里就不再过多阐述了。这里将介绍一下管道的案例：

队列多用于生产者消费者，在python中，是使用queue模块下的Queue方法，创建一个新的队列语句为:

queues = queue.Queue()

其中，Queue可以传入一个maxsize，它将作为队列的最大值，默认的话，是无限制。

想要往队列中写入数据的话，使用put方法即可，例如，向队列写入字符串"123"，我们仅需要调用put方法即可，例如:

queues.put("123")

而想要从队列中获取数据的话，需要使用get方法，例如:

data = queues.get()
print(data)

除此之外，还有队列其他常用的方法，如: qsize()会返回队列中元素的数量，empty()会判断队列是否为空，full()会判断队列是否已经满了。

这里举一个文件分发下载的例子，我们需要定义一个生产者，用于发布任务，定义多个消费者，用于执行任务，代码如下:

在上述代码中，我们定义了生产者和消费者2个类，其初始方法__init__会传入队列信息，生产者有定义了2个方法，一个是put，是将元素放入队列中，还有一个是qsize，是返回当前队列的个数。而消费者只定义了一个方法get，上面写了一个死循环，向队列获取数据，每获取到一个数据，休息15秒。

在主函数中，我们定义了一个公共的队列queues，而后定义了生产者p和消费者q，二者都传入了同一个队列queues。最后我们写了3个线程，用于执行消费者q的get方法。 和 调用一个生产者方法put。

执行结果为:

上述结果展现的是，生产者生成数据，而消费者接收。file_0到file_9都只被消费了一次，可见队列是自己保证了线程竞争问题的。

总结

本篇文章介绍了为什么需要线程间通信，以及通信方式有哪些，最后每种通信方式都举了一个例子，总的来说，最常用的还是共享变量的方式来进行线程间通信，但是此方法需要自己来保证线程竞争问题，除此之外，还有队列和管道，此二者不用担心线程竞争，但是前则更适用于生产者-消费者模型，后者更适用于两线程间相互通信。