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输入超时为例学习 Python 的线程和协程

输入超时为例学习 Python 的线程和协程

作者: Paycation | 来源:发表于2018-08-19 09:22 被阅读146次

    需求:做一个程序等待用户输入,3秒内输入则会 echo 这个输入并立即退出。3秒内没输入则自动退出。

    实现方法:

    1. 线程(错误示范)

    import time
    import threading
    
    def get_input():
        print('您输入了:', input('请在 3 秒内输入,否则结束程序。\n'))
    
    wait_thread = threading.Thread(target=time.sleep, args=(3,))
    input_thread = threading.Thread(target=get_input)
    input_thread.daemon = True
    
    wait_thread.start()
    input_thread.start()
    

    首先启动两个线程,并把等待输入的 get_input 设置成 daemon。于是 3 秒后,整个程序退出,3 秒内可以获得输入。
    这个程序最大的问题在于,获得输入后并不会立即退出,而是无论如何都要等 3 秒。

    2. 线程 + 队列

    import threading
    import queue
    
    def get_input(q):
        print('您输入了:', input('请在 3 秒内输入,否则结束程序。\n'))
        q.put(1)
    
    def wait(q):
        try:
            q.get(timeout=3)
        except queue.Empty:
            pass
    
    q = queue.Queue()
    
    wait_thread = threading.Thread(target=wait, args=(q,))
    input_thread = threading.Thread(target=get_input, args=(q,))
    
    input_thread.daemon = True
    
    wait_thread.start()
    input_thread.start()
    

    这个程序完全实现了需求。原理在于给 q 设置超时退出。想要让 wait 提前退出,则往队列放东西。

    3. 线程 + 事件

    import threading
    
    def get_input(e):
        print('您输入了:', input('请在 3 秒内输入,否则结束程序。\n'))
        e.set()
    
    def wait_event(e):
        e.wait(timeout=3)
    
    e = threading.Event()
    
    wait_thread = threading.Thread(target=wait_event, args=(e,))
    input_thread = threading.Thread(target=get_input, args=(e,))
    
    input_thread.daemon = True
    
    wait_thread.start()
    input_thread.start()
    

    这个版本基本我能想到的线程版本的最优版本了。代码简洁且只需要一个库。
    Event() 对象可以用 wait 方法来阻塞。e.set() 的作用是解除阻塞。

    4. 协程

    import functools
    import asyncio
    import sys
    
    async def timeout(loop):
        print('请在 3 秒内输入,否则结束程序。')
        await asyncio.sleep(3)
        loop.stop()
    
    def echo(loop):
        print("您输入了: " + sys.stdin.readline(), end='')
        loop.stop()
    
    loop = asyncio.get_event_loop()
    asyncio.ensure_future(timeout(loop))
    loop.add_reader(sys.stdin, functools.partial(echo, loop=loop))
    loop.run_forever()
    

    ensure_future 表示把协程注册到 event loop 里。
    add_reader 表示把 sys.stdin 这个文件的输入事件和函数 echo 绑定,由于 echo 需要传参,因此用到了 functools.partial。
    loop.run_forever 不需要参数,因为前面两行已经注册事件到 loop 了,就不用传参了。
    一旦两个事件中任意一个完成,loop.close() 就触发。

    延伸(错误示范)

    import functools
    import asyncio
    import sys
    
    async def timeout(loop):
        print('请在 3 秒内输入,否则结束程序。')
        await asyncio.sleep(3)
    
    def echo(loop):
        print("您输入了: " + sys.stdin.readline(), end='')
        loop.stop()
    
    loop = asyncio.get_event_loop()
    future = asyncio.ensure_future(timeout(loop))
    loop.add_reader(sys.stdin, functools.partial(echo, loop=loop))
    loop.run_until_complete(future)
    

    这里,run_until_complete 必须传入一个 Future 对象作为参数。于是我把 timeout 传入。
    然而,这个程序有个问题:
    在 echo 中触发 loop.stop 会报错,说 Future 没有完成就停止 loop 了。除非写成:

    try:
        loop.run_until_complete(future)
    except RuntimeError:
        pass
    

    但是这样不够优雅,建议用 run_forever。

    你还能有什么更好的实现方法的话,请留下评论,不吝赐教。


    以上。

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