วิธีการใช้คิวแบบมัลติเธรดด้วย Python

แนะนำตัว..

ในตัวอย่างนี้ เราจะสร้างคิวงานที่เก็บงานทั้งหมดที่ต้องดำเนินการและกลุ่มเธรดที่โต้ตอบกับคิวเพื่อประมวลผลองค์ประกอบทีละรายการ

เราจะเริ่มด้วยคำถามว่า Queue คืออะไร? คิวคือโครงสร้างข้อมูลที่รวบรวมองค์ประกอบต่างๆ ไว้ในลำดับที่เฉพาะเจาะจงมาก ให้ฉันอธิบายโดยยกตัวอย่างชีวิตจริง

สมมติว่าคุณยืนต่อแถวเพื่อจ่ายเงินที่เคาน์เตอร์ร้านขายของชำ (อย่าถามฉันว่าร้านไหน)

ในแถวรอจ่ายบิล คุณจะสังเกตเห็นสิ่งต่อไปนี้:

1. ผู้คนเข้าที่ปลายสายด้านหนึ่งและออกจากปลายอีกด้านหนึ่ง

2. ถ้าคน A เข้าแถวก่อนคน B คน A จะออกจากแถวก่อนคน B (เว้นแต่คน B เป็นคนดังหรือมีลำดับความสำคัญมากกว่า)

3. เมื่อทุกคนชำระบิลแล้ว จะไม่มีใครอยู่ในสาย

กลับไปที่การเขียนโปรแกรมที่คิวทำงานในลักษณะเดียวกัน

1. enqueue - เพิ่มองค์ประกอบต่อท้ายคิว

2. dequeue - องค์ประกอบถูกลบออกจากจุดเริ่มต้นของคิว

ยังมีอีกมาก เข้าก่อนออกก่อน (FIFO) - องค์ประกอบที่เพิ่มเข้ามาก่อนจะถูกลบออกก่อน เข้าก่อนออกก่อน (LIFO) - องค์ประกอบสุดท้ายที่เพิ่มจะถูกลบออกก่อน

Python ใช้โครงสร้างข้อมูล Queue อย่างไร

โมดูลคิวใน Python จัดเตรียมการใช้งานโครงสร้างข้อมูลคิวอย่างง่าย แต่ละคิวสามารถมีวิธีการดังต่อไปนี้

• get():คืนค่าองค์ประกอบถัดไป

• put():เพิ่มองค์ประกอบใหม่

• qsize():จำนวนองค์ประกอบปัจจุบันในคิว

• empty():คืนค่าบูลีนเพื่อระบุว่าคิวว่างหรือไม่

• full():คืนค่าบูลีนซึ่งระบุว่าคิวเต็มหรือไม่

1. เราจะสร้างฟังก์ชันที่รับอาร์กิวเมนต์ x แล้ววนซ้ำผ่านตัวเลขระหว่าง 1 กับตัวมันเอง (x) เพื่อทำการคูณ สำหรับเช่น เมื่อคุณส่ง 5 ไปยังฟังก์ชันนี้ มันจะวนซ้ำผ่าน 1 ถึง 5 และคูณต่อไป เช่น 1 คูณ 5, 2 คูณ 5, 3 คูณ 5, 4 คูณ 5, 5 คูณ 5 ในที่สุดก็คืนค่าเป็นรายการ

ตัวอย่าง

def print_multiply(x):
output_value = []
for i in range(1, x + 1):
output_value.append(i * x)
print(f"Output \n *** The multiplication result for the {x} is - {output_value}")
print_multiply(5)

ผลลัพธ์

*** The multiplication result for the 5 is - [5, 10, 15, 20, 25]

2. เราจะเขียนฟังก์ชันอื่นที่เรียกว่า process_queue() ซึ่งจะพยายามรับองค์ประกอบถัดไปของอ็อบเจกต์คิว ตรรกะสำหรับสิ่งนี้ค่อนข้างง่าย ให้ผ่านองค์ประกอบต่อไปจนกว่าคิวจะว่างเปล่า ฉันจะใช้โหมดสลีปเพื่อชะลอการดำเนินการเล็กน้อย

ตัวอย่าง

def process_queue():
while True:
try:
value = my_queue.get(block=False)
except queue.Empty:
return
else:
print_multiply(value)
time.sleep(2)

3.สร้างคลาส เมื่อมีการเริ่มต้นและเริ่มต้นอินสแตนซ์ใหม่ ฟังก์ชัน process_queue() จะถูกเรียก

ตัวอย่าง

class MultiThread(threading.Thread):
def __init__(self, name):
threading.Thread.__init__(self)
self.name = name

def run(self):
print(f" ** Starting the thread - {self.name}")
process_queue()
print(f" ** Completed the thread - {self.name}")

4.สุดท้ายเราจะผ่านรายการป้อนตัวเลขและกรอกคิว

# setting up variables
input_values = [5, 10, 15, 20]

# fill the queue
my_queue = queue.Queue()
for x in input_values:
my_queue.put(x)

5.สุดท้ายก็จัดมาให้หมด

import queue
import threading
import time

# Class
class MultiThread(threading.Thread):
def __init__(self, name):
threading.Thread.__init__(self)
self.name = name

def run(self):
print(f"Output \n ** Starting the thread - {self.name}")
process_queue()
print(f" ** Completed the thread - {self.name}")

# Process thr queue
def process_queue():
while True:
try:
value = my_queue.get(block=False)
except queue.Empty:
return
else:
print_multiply(value)
time.sleep(2)

# function to multiply
def print_multiply(x):
output_value = []
for i in range(1, x + 1):
output_value.append(i * x)
print(f" \n *** The multiplication result for the {x} is - {output_value}")

# Input variables
input_values = [2, 4, 6, 5,10,3]

# fill the queue
my_queue = queue.Queue()
for x in input_values:
my_queue.put(x)
# initializing and starting 3 threads
thread1 = MultiThread('First')
thread2 = MultiThread('Second')
thread3 = MultiThread('Third')
thread4 = MultiThread('Fourth')

# Start the threads
thread1.start()
thread2.start()
thread3.start()
thread4.start()

# Join the threads
thread1.join()
thread2.join()
thread3.join()
thread4.join()

ผลลัพธ์

** Starting the thread - First
*** The multiplication result for the 2 is - [2, 4]

ผลลัพธ์

** Starting the thread - Second
*** The multiplication result for the 4 is - [4, 8, 12, 16]

ผลลัพธ์

** Starting the thread - Third
*** The multiplication result for the 6 is - [6, 12, 18, 24, 30, 36]

ผลลัพธ์

** Starting the thread - Fourth
*** The multiplication result for the 5 is - [5, 10, 15, 20, 25]
*** The multiplication result for the 10 is - [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]
*** The multiplication result for the 3 is - [3, 6, 9] ** Completed the thread - Third
** Completed the thread - Fourth
** Completed the thread - Second ** Completed the thread - First

6.เราได้นำแนวคิดเกี่ยวกับคิวมาใช้สำเร็จแล้ว ดูสิ เรามี 4 เธรดแต่มี 6 ค่าที่ต้องดำเนินการ ดังนั้นใครก็ตามที่มาถึงคิวก่อนจะถูกดำเนินการ และคนอื่นๆ จะรอดำเนินการให้เสร็จสิ้น

คล้ายกับชีวิตจริง สมมติว่ามี 3 เคาน์เตอร์ แต่มีคน 10 คนรอจ่ายบิล ดังนั้น 10 คนจะอยู่ใน 3 คิว และใครที่เคยชำระบิลเสร็จจะออกจากแถวหาคนต่อไป