用Python的线程来解决生产者消费问题的示例

我们将使用Python线程来解决Python中的生产者—消费者问题。这个问题完全不像他们在学校中说的那么难。

如果你对生产者—消费者问题有了解，看这篇博客会更有意义。

为什么要关心生产者—消费者问题：

当我们在使用线程时，你可以学习以下的线程概念：

我假设你已经有这些基本概念：线程、竞态条件，以及如何解决静态条件（例如使用lock)。否则的话，你建议你去看我上一篇文章basics of Threads。

引用维基百科：

生产者的工作是产生一块数据，放到buffer中，如此循环。与此同时，消费者在消耗这些数据（例如从buffer中把它们移除），每次一块。

这里的关键词是“同时”。所以生产者和消费者是并发运行的，我们需要对生产者和消费者做线程分离。
 

from threading import Thread class ProducerThread(Thread):  def run(self):    pass class ConsumerThread(Thread):  def run(self):    pass

再次引用维基百科：

这个为描述了两个共享固定大小缓冲队列的进程，即生产者和消费者。

假设我们有一个全局变量，可以被生产者和消费者线程修改。生产者产生数据并把它加入到队列。消费者消耗这些数据（例如把它移出）。

queue = []

在刚开始，我们不会设置固定大小的条件，而在实际运行时加入（指下述例子）。

一开始带bug的程序：

from threading import Thread, Lockimport timeimport random queue = []lock = Lock() class ProducerThread(Thread):  def run(self):    nums = range(5) #Will create the list [0, 1, 2, 3, 4]    global queue    while True:      num = random.choice(nums) #Selects a random number from list [0, 1, 2, 3, 4]      lock.acquire()      queue.append(num)      print "Produced", num      lock.release()      time.sleep(random.random()) class ConsumerThread(Thread):  def run(self):    global queue    while True:      lock.acquire()      if not queue:        print "Nothing in queue, but consumer will try to consume"      num = queue.pop(0)      print "Consumed", num      lock.release()      time.sleep(random.random()) ProducerThread().start()ConsumerThread().start()

运行几次并留意一下结果。如果程序在IndexError异常后并没有自动结束，用Ctrl+Z结束运行。

样例输出：
 

Produced 3Consumed 3Produced 4Consumed 4Produced 1Consumed 1Nothing in queue, but consumer will try to consumeException in thread Thread-2:Traceback (most recent call last): File "/usr/lib/python2.7/threading.py", line 551, in __bootstrap_inner  self.run() File "producer_consumer.py", line 31, in run  num = queue.pop(0)IndexError: pop from empty list