如何在多线程生产者-消费者模式中完成工作后使工作线程退出？

Question

我正在尝试使用队列实现多线程生产者-消费者模式。Python 2.7中的队列。我试图找出如何让消费者，即工作线程，在完成所有必需的工作后停止。

参见马丁·詹姆斯对这个答案的第二条评论：https://stackoverflow.com/a/19369877/1175080

发送“我已完成”任务，指示池线程终止。任何获得此类任务的线程都会重新请求它，然后自杀。

但这对我不起作用。例如，请参见以下代码。

import Queue
import threading
import time

def worker(n, q):
    # n - Worker ID
    # q - Queue from which to receive data
    while True:
        data = q.get()
        print 'worker', n, 'got', data
        time.sleep(1)  # Simulate noticeable data processing time
        q.task_done()
        if data == -1: # -1 is used to indicate that the worker should stop
            # Requeue the exit indicator.
            q.put(-1)
            # Commit suicide.
            print 'worker', n, 'is exiting'
            break

def master():
    # master() sends data to worker() via q.
    q = Queue.Queue()

    # Create 3 workers.
    for i in range(3):
        t = threading.Thread(target=worker, args=(i, q))
        t.start()

    # Send 10 items to work on.
    for i in range(10):
        q.put(i)
        time.sleep(0.5)

    # Send an exit indicator for all threads to consume.
    q.put(-1)

    print 'waiting for workers to finish ...'
    q.join()
    print 'done'

master()

在所有三个工作人员都已从队列中读取退出指示器（即退出指示器）后，此程序将挂起，因为每个工作人员在退出之前都会重新请求退出指示器，因此队列永远不会变空，也永远不会返回。

我想出了以下但丑陋的解决方案，我通过队列为每个工人发送一个-1退出指示器，这样每个工人都可以看到它并自杀。但是我必须为每个工人发送一个退出指示器的事实感觉有点丑陋。

import Queue
import threading
import time

def worker(n, q):
    # n - Worker ID
    # q - Queue from which to receive data
    while True:
        data = q.get()
        print 'worker', n, 'got', data
        time.sleep(1)  # Simulate noticeable data processing time
        q.task_done()
        if data == -1: # -1 is used to indicate that the worker should stop
            print 'worker', n, 'is exiting'
            break

def master():
    # master() sends data to worker() via q.
    q = Queue.Queue()

    # Create 3 workers.
    for i in range(3):
        t = threading.Thread(target=worker, args=(i, q))
        t.start()

    # Send 10 items to work on.
    for i in range(10):
        q.put(i)
        time.sleep(0.5)

    # Send one stop indicator for each worker.
    for i in range(3):
        q.put(-1)

    print 'waiting for workers to finish ...'
    q.join()
    print 'done'

master()

我有两个问题。

1. 为所有线程发送单个退出指示器的方法（如Martin James在https://stackoverflow.com/a/19369877/1175080的第二个注释中所解释的）甚至可以工作吗？
2. 如果上一个问题的答案是“否”，是否有一种方法可以以我不必为每个工作线程发送单独的退出指示器的方式解决问题？

Answer 1

为了完整起见：您还可以加入一个停止信号-（线程数）。然后每个线程可以将其增加一个，并且只有在停止信号为！=0时才重新排队。

    if data < 0: # negative numbers are used to indicate that the worker should stop
        if data < -1:
            q.put(data + 1)
        # Commit suicide.
        print 'worker', n, 'is exiting'
        break

但我个人会同意特拉维斯·梅林杰或丹尼尔·桑切斯的回答。

Answer 2

为所有线程发送单个退出指示器的方法（如Martin James在https://stackoverflow.com/a/19369877/1175080的第二个评论中解释的那样）甚至可以工作吗？

当您注意到它无法工作时，传播消息将使最后一个线程使用另一个项目更新队列，并且因为您正在等待一个永远不会为空的队列，而不是使用您拥有的代码。

如果上一个问题的答案是“否”，是否有一种方法可以以我不必为每个工作线程发送单独的退出指示器的方式解决问题？

您可以加入线程而不是队列：

def worker(n, q):
    # n - Worker ID
    # q - Queue from which to receive data
    while True:
        data = q.get()
        print 'worker', n, 'got', data
        time.sleep(1)  # Simulate noticeable data processing time
        q.task_done()
        if data == -1: # -1 is used to indicate that the worker should stop
            # Requeue the exit indicator.
            q.put(-1)
            # Commit suicide.
            print 'worker', n, 'is exiting'
            break

def master():
    # master() sends data to worker() via q.
    q = Queue.Queue()

    # Create 3 workers.
    threads = [threading.Thread(target=worker, args=(i, q)) for i in range(3)]
    for t in threads:
        threads.start()
    # Send 10 items to work on.
    for i in range(10):
        q.put(i)
        time.sleep(0.5)

    # Send an exit indicator for all threads to consume.
    q.put(-1)

    print 'waiting for workers to finish ...'
    for t in threads:
        t.join()
    print 'done'

master()

正如队列文档所解释的，一旦execption为空，get方法将引发execption，因此如果您已经知道要处理的数据，可以填充队列，然后向线程发送垃圾邮件：

import Queue
import threading
import time

def worker(n, q):
    # n - Worker ID
    # q - Queue from which to receive data
    while True:
        try:
            data = q.get(block=False, timeout=1)
            print 'worker', n, 'got', data
            time.sleep(1)  # Simulate noticeable data processing time
            q.task_done()
        except Queue.Empty:
            break


def master():
    # master() sends data to worker() via q.
    q = Queue.Queue()

    # Send 10 items to work on.
    for i in range(10):
        q.put(i)

    # Create 3 workers.
    for i in range(3):
        t = threading.Thread(target=worker, args=(i, q))
        t.start()

    print 'waiting for workers to finish ...'
    q.join()
    print 'done'

master()

这里有一个活生生的例子

Answer 3

不要把它称为任务的特例。

而是使用事件，为您的工作人员提供非阻塞实现。

stopping = threading.Event()

def worker(n, q, timeout=1):
    # run until the master thread indicates we're done
    while not stopping.is_set():
        try:
            # don't block indefinitely so we can return to the top
            # of the loop and check the stopping event
            data = q.get(True, timeout)
        # raised by q.get if we reach the timeout on an empty queue
        except queue.Empty:
            continue
        q.task_done()

def master():
    ...

    print 'waiting for workers to finish'
    q.join()
    stopping.set()
    print 'done'