Queue 簡介

Queue 叫隊列，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一種，基本上所有成熟的編程語言都內(nèi)置了對 Queue 的支持。

Python 中的 Queue 模塊實現(xiàn)了多生產(chǎn)者和多消費者模型，當(dāng)需要在多線程編程中非常實用。而且該模塊中的 Queue 類實現(xiàn)了鎖原語，不需要再考慮多線程安全問題

該模塊內(nèi)置了三種類型的 Queue，分別是class queue.Queue(maxsize=0)，class queue.LifoQueue(maxsize=0)和class queue.PriorityQueue(maxsize=0)。它們?nèi)齻€的區(qū)別僅僅是取出時的順序不一致而已。

Queue 是一個 FIFO 隊列，任務(wù)按照添加的順序被取出。

LifoQueue 是一個 LIFO 隊列，類似堆棧，后添加的任務(wù)先被取出。

PriorityQueue 是一個優(yōu)先級隊列，隊列里面的任務(wù)按照優(yōu)先級排序，優(yōu)先級高的先被取出。

Queue 常用操作

類和異常

1 class queue.Queue(maxsize=0)2 class queue.LifoQueue(maxsize=0)3 class queue.PriorityQueue(maxsize=0)

如你所見，就是上面所說的三種不同類型的內(nèi)置隊列，其中 maxsize 是個整數(shù)，用于設(shè)置可以放入隊列中的任務(wù)數(shù)的上限。當(dāng)達到這個大小的時候，插入操作將阻塞至隊列中的任務(wù)被消費掉。如果 maxsize 小于等于零，則隊列尺寸為無限大。

1 exception queue.Empty2 #對空的 Queue 對象調(diào)用非阻塞的 get() (or get_nowait()) 時，會引發(fā)該異常。

3

4 exception queue.Full5 #對滿的 Queue 對象調(diào)用非阻塞的 put() (or put_nowait()) 時，會引發(fā)該異常。

常用操作

添加任務(wù)

向隊列中添加任務(wù)，直接調(diào)用put()函數(shù)即可

1 importqueue2 >>> q = queue.Queue(maxsize=1)3 >>> q.put(100)

put()函數(shù)完整的函數(shù)簽名如下Queue.put(item, block=True, timeout=None)，如你所見，該函數(shù)有兩個可選參數(shù)。

默認(rèn)情況下，在隊列滿時，該函數(shù)會一直阻塞，直到隊列中有空余的位置可以添加任務(wù)為止。如果 timeout 是正數(shù)，則最多阻塞 timeout 秒，如果這段時間內(nèi)還沒有空余的位置出來，則會引發(fā)Full異常。

1 >>> importqueue2 >>> q = queue.Queue(maxsize=1)3 >>> q.put(100)4 >>> q.put(100,True,2)5 Traceback (most recent call last):6 File "", line 1, in

7 File "E:\Python37-32\lib\queue.py", line 147, input8 raiseFull9 queue.Full #創(chuàng)建一個容量為 1 的隊列，2 秒內(nèi)沒有位置添加任務(wù)則引發(fā) Full 異常

10 >>> q.put(100) #該方法會一直阻塞

當(dāng) block 為 false 時，timeout 參數(shù)將失效。同時如果隊列中沒有空余的位置可添加任務(wù)則會引發(fā)Full異常，否則會直接把任務(wù)放入隊列并返回，不會阻塞。

1 >>> importqueue2 >>> q = queue.Queue(maxsize=1)3 >>> q.put(100)4 >>> q.put(100,False,2)5 Traceback (most recent call last):6 File "", line 1, in

7 File "E:\Python37-32\lib\queue.py", line 136, input8 raiseFull9 queue.Full10 #創(chuàng)建一個容量為 1 的隊列，在第二次放入任務(wù)時指定為非阻塞模式，則會立刻引發(fā) Full 異常

另外，還可以通過Queue.put_nowait(item)來添加任務(wù)，相當(dāng)于Queue.put(item, False)，不再贅述。同樣，在隊列滿時，該操作會引發(fā)Full異常。

獲取任務(wù)

從隊列中獲取任務(wù)，直接調(diào)用get()函數(shù)即可

1 >>> importqueue2 >>> q =queue.Queue()3 >>> q.put(100)4 >>>q.get()5 100

與put()函數(shù)一樣，get()函數(shù)也有兩個可選參數(shù)，完整簽名如下Queue.get(block=True, timeout=None)。

默認(rèn)情況下，當(dāng)隊列空時調(diào)用該函數(shù)會一直阻塞，直到隊列中有任務(wù)可獲取為止。如果 timeout 是正數(shù)，則最多阻塞 timeout 秒，如果這段時間內(nèi)還沒有任務(wù)可獲取，則會引發(fā)Empty異常。

1 >>> importqueue2 >>> q =queue.Queue()3 >>> q.put(100)4 >>>q.get()5 100

6 >>> q.get(True,2)7 Traceback (most recent call last):8 File "", line 1, in

9 File "E:\Python37-32\lib\queue.py", line 178, inget10 raiseEmpty11 _queue.Empty #2 秒鐘內(nèi)沒有任務(wù)可獲取則引發(fā) Empty 異常

12 >>> q.get() #該方法會一直阻塞

當(dāng) block 為 false 時，timeout 參數(shù)將失效。同時如果隊列中沒有任務(wù)可獲取則會立刻引發(fā)Empty異常，否則會直接獲取一個任務(wù)并返回，不會阻塞。

1 >>> importqueue2 >>> q =queue.Queue()3 >>> q.put(100)4 >>>q.get()5 100

6 >>> q.get(False,2)7 Traceback (most recent call last):8 File "", line 1, in

9 File "E:\Python37-32\lib\queue.py", line 167, inget10 raiseEmpty11 _queue.Empty12 #指定為非阻塞模式，隊列為空則立即引發(fā) Empty 異常

另外，還可以通過Queue.get_nowait()來獲取任務(wù)，相當(dāng)于Queue.get(False)，不再贅述。同樣，在隊列為空時，該操作會引發(fā)Empty異常。

其他常用方法

獲取隊列大小

1 >>> importqueue2 >>> q =queue.Queue()3 >>> q.put(100)4 >>> q.put(200)5 >>>q.qsize()6 2

判斷隊列是否空

如果隊列為空，返回True，否則返回False。如果 empty() 返回True，不保證后續(xù)調(diào)用的 put() 不被阻塞。類似的，如果 empty() 返回False，也不保證后續(xù)調(diào)用的 get() 不被阻塞。

判斷隊列是否滿

如果隊列是滿的返回True，否則返回False。如果 full() 返回True不保證后續(xù)調(diào)用的 get() 不被阻塞。類似的，如果 full() 返回False也不保證后續(xù)調(diào)用的 put() 不被阻塞。

1 >>> importqueue2 >>> q = queue.Queue(maxsize=1)3 >>>q.empty()4 True5 >>>q.full()6 False7 >>> q.put(100)8 >>>q.empty()9 False10 >>>q.full()11 True

隊列對比

FIFO 隊列

queue.Queue()是 FIFO 隊列，出隊順序跟入隊順序是一致的。

1 importqueue2 q =queue.Queue()3 for index in range(10):4 q.put(index)5 while notq.empty():6 print(q.get(), end=",")7 ## 輸出結(jié)果如下

8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,

LIFO 隊列

queue.LifoQueue()是 LIFO 隊列，出隊順序跟入隊順序是完全相反的，類似于棧。

importqueue

q= queue.LifoQueue() #創(chuàng)建一個 LIFO 隊列

for index in range(10):

q.put(index)while notq.empty():print(q.get(), end=",")## 輸出結(jié)果如下

9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,

優(yōu)先級隊列

優(yōu)先級隊列中的任務(wù)順序跟放入時的順序是無關(guān)的，而是按照任務(wù)的大小來排序，最小值先被取出。那任務(wù)比較大小的規(guī)則是怎么樣的呢。

如果是內(nèi)置類型，比如數(shù)值或者字符串，則按照自然順序來比較排序。

importqueue

q=queue.PriorityQueue()for index in range(10,0,-1):

q.put(index)while notq.empty():print(q.get(), end=",")## 輸出結(jié)果如下

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,

如果是列表或者元祖，則先比較第一個元素，然后比較第二個，以此類推，直到比較出結(jié)果

importqueue

q=queue.PriorityQueue()

q.put(["d","b"])

q.put(["c","b"])while notq.empty():print(q.get(), end=",")## 輸出結(jié)果如下

['c', 'b'], ['d', 'b'],

注意，因為列表的比較對規(guī)則是按照下標(biāo)順序來比較的，所以在沒有比較出大小之前 ，隊列中所有列表對應(yīng)下標(biāo)位置的元素類型要一致。

好比[2,1]和["1","b"]因為第一個位置的元素類型不一樣，所以是沒有辦法比較大小的，所以也就放入不了優(yōu)先級隊列。

然而對于[2,1]和[1,"b"]來說即使第二個元素的類型不一致也是可以放入優(yōu)先級隊列的，因為只需要比較第一個位置元素的大小就可以比較出結(jié)果了，就不需要比較第二個位置元素的大小了。

但是對于[2,1]和 1[2,"b"]來說，則同樣不可以放入優(yōu)先級隊列，因為需要比較第二個位置的元素才可以比較出結(jié)果，然而第二個位置的元素類型是不一致的，無法比較大小。

綜上，也就是說，直到在比較出結(jié)果之前，對應(yīng)下標(biāo)位置的元素類型都是需要一致的。

如果是自定義類型，需要實現(xiàn)__lt__比較函數(shù)

下面我們自定義一個動物類型，希望按照年齡大小來做優(yōu)先級排序。年齡越小優(yōu)先級越高。

importqueue

q=queue.PriorityQueue()classAnimal:def __init__(self, age, name):

self.age=age

self.name=namedef __lt__(self, other): #實現(xiàn) < 操作

return self.age < other.age #如果將 < 變成 > 則相當(dāng)于逆序

q.put(Animal(3,"cat"))

q.put(Animal(2,"dog"))while notq.empty():

animal=q.get()print(animal.name, animal.age, end=",")## 輸出結(jié)果如下

dog 2, cat 3,

總結(jié)

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