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Python  Asyncio模块实现的生产消费者模型的方法
站长资源 2024/11/24 佚名
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asyncio的关键字说明

  • event_loop事件循环：程序开启一个无限循环，把一些函数注册到事件循环上，当满足事件发生的时候，调用相应的协程函数
  • coroutine协程：协程对象，指一个使用async关键字定义的函数，它的调用不会立即执行函数，而是会返回一个协程对象，协程对象需要注册到事件循环，由事件循环调用。
  • task任务：一个协程对象就是一个原生可以挂起的函数，任务则是对协程进一步封装，其中包含了任务的各种状态
  • future:代表将来执行或没有执行的任务结果。它和task上没有本质上的区别
  • async/await关键字:async定义一个协程，await用于挂起阻塞的异步调用接口，在python3.4是使用asyncio.coroutine/yield from

在设计模式中，生产消费者模型占有非常重要的地位，这个模型在现实世界中也有很多有意思的对应场景，比如做包子的人和吃包子的人，当两者速度不匹配时，就需要有一个模型来做匹配（偶合），实现做的包子都会依次消费掉。

import asyncio

class ConsumerProducerModel:
  def __init__(self, producer, consumer, queue=asyncio.Queue(), plate_size=6): # the plate holds 6pcs bread
    self.queue = queue
    self.producer = producer
    self.consumer = consumer
    self.plate_size = plate_size

  async def produce_bread(self):
    for i in range(self.plate_size):
      bread = f"bread {i}"
      await asyncio.sleep(0.5) # bread makes faster, 0.5s/pc
      await self.queue.put(bread)
      print(f'{self.producer} makes {bread}')

  async def consume_bread(self):
    while True:
      bread = await self.queue.get()
      await asyncio.sleep(1) # eat slower, 1s/pc
      print(f'{self.consumer} eats {bread}')
      self.queue.task_done()

async def main():
  queue = asyncio.Queue()
  cp1 = ConsumerProducerModel("John", "Grace", queue) # group 1
  cp2 = ConsumerProducerModel("Mike", "Lucy", queue) # group 2

  producer_1 = cp1.produce_bread()
  producer_2 = cp2.produce_bread()

  consumer_1 = asyncio.ensure_future(cp1.consume_bread())
  consumer_2 = asyncio.ensure_future(cp2.consume_bread())

  await asyncio.gather(*[producer_1, producer_2])
  await queue.join()
  consumer_1.cancel()
  consumer_2.cancel()

if __name__ == '__main__':
  loop = asyncio.get_event_loop()
  loop.run_until_complete(main())
  loop.close()

生产消费者模型可以使用多线程和队列来实现，这里选择协程不仅是因为性能不错，而且整个下来逻辑清晰：

1. 先定义初始化的东西，要有个队列，要有生产者，要有消费者，要有装面包的盘子大小；

2. 生产者：根据盘子大小生产出对应的东西（面包），将东西放入盘子（queue）；

3. 消费者：从盘子上取东西，每次取东西都是一个任务，每次任务完成，就标记为task_done（调用函数）。在这个层面，一直循环；

4. 主逻辑：实例化生产消费者模型对象，创建生产者协程，创建任务（ensure_future），收集协程结果，等待所有线程结束（join），手动取消两个消费者协程；

5. 运行：首先创建事件循环，然后进入主逻辑，直到完成，关闭循环。

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