python—多进程的消息队列

消息队列

消息队列是在消息的传输过程中保存消息的容器

消息队列最经典的用法就是消费者 和生产者之间通过消息管道传递消息，消费者和生成者是不同的进程。生产者往管道写消息，消费者从管道中读消息

操作系统提供了很多机制来实现进程间的通信，multiprocessing模块提供了Queue和Pipe两种方法来实现

一、使用multiprocessing里面的Queue来实现消息队列

q = Queue() 

q.put(data)  #生产消息

data = q.get() #消费消息

例子：

from multiprocessing import Queue, Process

def write(q):
    for i in ["a","b","c","d"]:
        q.put(i)
        print("put {0} to queue".fORMat(i))
        
def read(q):
    while 1:
        result = q.get()
        print("get {0} from queue".format(result))
        
def main():
    q = Queue()  #定义一个消息队列容器
    pw = Process(target=write,args=(q,)) #定义一个写的进程
    pr = Process(target=read,args=(q,))  #定义一个读的进程
    pw.start()   #启动进程
    pr.start()
    pw.join()    
    pr.terminate()
if __name__ == "__main__":
    main()

运行结果：

put a to queue

put b to queueget a from queue

get b from queue

put c to queue

put d to queue

get c from queue

get d from queue

二、通过Multiprocessing里面的Pipe来实现消息队列

1）Pipe方法返回（conn1,conn2）代表一个管道的两个端。Pipe方法有duplex参数，如果duplux参数为True(默认值)，那么这个管道是全双工模式，即conn1和conn2均可收发。duplux为False，conn1负责接收消息，conn2负责发行消息

2）send和recv方法分别是发送和接收消息的方法。close方法表示关闭管道，当消息接收结束以后，关闭管道。

例子：

from multiprocessing import Process,Pipe
import time

def proc1(pipe):
    for i in xrange(1,10):
        pipe.send(i)
        time.sleep(3)
        print("send {0} to pipe".format(i))
        
def proc2(pipe):
    n = 9
    while n>0:
        result = pipe.recv()
        time.sleep(3)
        print("recv {0} from pipe".format(result))
        n -= 1
        
if __name__ == "__main__":
    pipe = Pipe(duplex=False)  #定义并实例化一个管道
    print(type(pipe))
    p1 = Process(target=proc1,args=(pipe[1],))   #pipe[1]，管道的右边，表示进入端，发送数据
    p2 = Process(target=proc2,args=(pipe[0],))   #pipe[0]，管道的左边，表示出口端，接收数据
    p1.start()
    p2.start()
    
    p1.join()
    p2.join()
    
    pipe[0].close()
    pipe[1].close()

运行结果：

<type 'tuple'>

send 1 to pipe

recv 1 from pipe

send 2 to pipe

recv 2 from pipe

recv 3 from pipe

send 3 to pipe

send 4 to piperecv 4 from pipe

send 5 to pipe

recv 5 from pipe

recv 6 from pipe

send 6 to pipe

send 7 to pipe

recv 7 from pipe

send 8 to pipe

recv 8 from pipe

recv 9 from pipesend 9 to pipe

三、Queue模块

python提供了Queue模块来专门实现消息队列：

Queue对象实现一个fifo队列（其他的还有lifo、priority队列）。queue只有gsize一个构造函数，用来指定队列容量，指定为0的时候代表容量无限。主要有以下成员函数:

Queue.gsize()：返回消息队列的当前空间。返回的值不一定可靠。

Queue.empty()：判断消息队列是否为空，返回True或者False。同样不可靠

Queue.full()：判断消息是否满

Queue.put（item,block=True,timeout=None）：往消息队列中存放数据。block可以控制是否阻塞，timeout控制阻塞时候的等待时间。如果不阻塞或者超时，会引起一个full exception。

Queue.put_nowait(item)：相当于put(item,False)

Queue.get(block=True,timeout=None)：获取一个消息，其他等同put

以下两个函数用来判断消息对应的任务是否完成：

Queue.task_done()：接收消息的线程通过调用这个函来说明消息对应的任务已完成

Queue.join()：实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作

例子：

from multiprocessing import Process, Pipe, Queue
import time
from threading import Thread

class Proceduer(Thread):
    def __init__(self,queue):
        super(Proceduer,self).__init__() # 超类
        self.queue = queue   #将queue赋给self.queue，便于类中其他函数调用
        
    def run(self):
        try:
            for i in xrange(1,10):
                print("put data is: {0} to queue".format(i))
                self.queue.put(i)
        except Exception as e:
            print("put data error")
            raise e
            
class Consumer_odd(Thread):
    def __init__(self,queue):
        super(Consumer_odd, self).__init__()
        self.queue = queue
        
    def run(self):
        try:
            while self.queue.empty:   #判断消息队列是否为空
                number = self.queue.get()  #取到消息值
                if number%2 != 0:
                    print("get {0} from queue ODD".format(number))
                else:
                    self.queue.put(number)  #将信息放回队列中
            time.sleep(1)
        except Exception as e:
            raise e
            
class Consumer_even(Thread):
    def __init__(self,queue):
        super(Consumer_even,self).__init__()
        self.queue = queue
    def run(self):
        try:
            while self.queue.empty:
                number = self.queue.get()
                if number%2 == 0:
                    print("get {0} from queue Even,thread name is :{1}".format(number,self.getName()))
                else:
                    self.queue.put(number)
                time.sleep(1)
        except Exception as e:
            raise e
            
def main():
    queue = Queue()  #实例化一个消息队列
    p = Proceduer(queue=queue)  #消息队列作为参数赋值给生产者函数，并实例化
    
    p.start()   #启动一个带消息队列的函数
    p.join()    #等待结束
    time.sleep(1)
    
    c1 = Consumer_odd(queue=queue)   #消息队列作为参数赋值给消费者函数，并实例化
    c2 = Consumer_even(queue=queue)    #消息队列作为参数赋值给消费者函数，并实例化
    c1.start()
    c2.start()
    c1.join()
    c2.join()
    print("All threads terminate!")
    
if __name__ == "__main__":
    main()

运行结果：

put data is: 1 to queue

put data is: 2 to queue

put data is: 3 to queue

put data is: 4 to queue

put data is: 5 to queue

put data is: 6 to queue

put data is: 7 to queue

put data is: 8 to queue

put data is: 9 to queue

get 1 from queue ODD

get 3 from queue ODD

get 4 from queue Even,thread name is :Thread-3

get 5 from queue ODD

get 7 from queue ODD

get 9 from queue ODD

get 2 from queue Even,thread name is :Thread-3

get 6 from queue Even,thread name is :Thread-3

get 8 from queue Even,thread name is :Thread-3

例子2：

import Queue

q = Queue.Queue()

for i in range(5):
    q.put(i)

while not q.empty():
    print q.get()

运行结果：

0

1

2

3

4