详解Python中的四种队列

队列是一种只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。

在Python文档中搜索队列（queue）会发现，Python标准库中包含了四种队列，分别是queue.Queue / asyncio.Queue / multiprocessing.Queue / collections.deque。

collections.deque

deque是双端队列（double-ended queue）的缩写，由于两端都能编辑，deque既可以用来实现栈（stack）也可以用来实现队列（queue）。

deque支持丰富的操作方法，主要方法如图：

相比于list实现的队列，deque实现拥有更低的时间和空间复杂度。list实现在出队（pop）和插入（insert）时的空间复杂度大约为O(n)，deque在出队（pop）和入队（append）时的时间复杂度是O(1)。

deque也支持in操作符，可以使用如下写法：

q = collections.deque([1, 2, 3, 4])print(5 in q) # Falseprint(1 in q) # True

deque还封装了顺逆时针的旋转的方法：rotate。

# 顺时针q = collections.deque([1, 2, 3, 4])q.rotate(1)print(q) # [4, 1, 2, 3]q.rotate(1)print(q) # [3, 4, 1, 2]# 逆时针q = collections.deque([1, 2, 3, 4])q.rotate(-1)print(q) # [2, 3, 4, 1]q.rotate(-1)print(q) # [3, 4, 1, 2]

线程安全方面，collections.deque中的append()、pop()等方法都是原子操作，所以是GIL保护下的线程安全方法。

static PyObject *deque_append(dequeobject *deque, PyObject *item) {  Py_INCREF(item); if (deque_append_internal(deque, item, deque->maxlen) < 0)  return NULL; Py_RETURN_NONE;}

通过dis方法可以看到，append是原子操作（一行字节码）。

综上，collections.deque是一个可以方便实现队列的数据结构，具有线程安全的特性，并且有很高的性能。

queue.Queue & asyncio.Queue

queue.Queue和asyncio.Queue都是支持多生产者、多消费者的队列，基于collections.deque，他们都提供了Queue（FIFO队列）、PriorityQueue（优先级队列）、LifoQueue（LIFO队列），接口方面也相同。

区别在于queue.Queue适用于多线程的场景，asyncio.Queue适用于协程场景下的通信，由于asyncio的加成，queue.Queue下的阻塞接口在asyncio.Queue中则是以返回协程对象的方式执行，具体差异如下表：

multiprocessing.Queue

multiprocessing提供了三种队列，分别是Queue、SimpleQueue、JoinableQueue。

multiprocessing.Queue既是线程安全也是进程安全的，相当于queue.Queue的多进程克隆版。和threading.Queue很像，multiprocessing.Queue支持put和get操作，底层结构是multiprocessing.Pipe。