Python中並發future模組的介紹（程式碼）

本篇文章帶給大家的內容是關於Python中並發future模組的介紹（代碼） ，有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有所幫助。

concurrent.futures模組

此模組主要特色在於ThreadPoolExecutor 和ProcessPoolExecutor 類，這兩個類別都繼承自concurrent.futures._base.Executor類，它們實現的介面能分別在不同的執行緒或行程中執行可呼叫的對象，它們都在內部維護一個工作執行緒或進程池。

ThreadPoolExecutor 和 ProcessPoolExecutor 類別是高階類，大部分情況下只要學會使用即可，無需關注其實作細節。

#ProcessPoolExecutor 類別

>class ThreadPoolExecutor(concurrent.futures._base.Executor)

>|  This is an abstract base class for concrete asynchronous executors.

>|  Method resolution order:

>|      ThreadPoolExecutor

 |      concurrent.futures._base.Executor

 |      builtins.object

 |

 |  Methods defined here:

 |

 |  init(self, max_workers=None, thread_name_prefix='')

 |      Initializes a new ThreadPoolExecutor instance.

 |

 |      Args:

 |          max_workers: The maximum number of threads that can be used to

 |              execute the given calls.

 |          thread_name_prefix: An optional name prefix to give our threads.

 |

 |  shutdown(self, wait=True)

 |      Clean-up the resources associated with the Executor.

 |

 |      It is safe to call this method several times. Otherwise, no other

 |      methods can be called after this one.

 |

 |      Args:

 |          wait: If True then shutdown will not return until all running

 |              futures have finished executing and the resources used by the

 |              executor have been reclaimed.

 |

 |  submit(self, fn, *args, **kwargs)

 |      Submits a callable to be executed with the given arguments.

 |

 |      Schedules the callable to be executed as fn(*args, **kwargs) and returns

 |      a Future instance representing the execution of the callable.

 |

 |      Returns:

 |          A Future representing the given call.

 |

 |  ----------------------------------------------------------------------

 |  Methods inherited from concurrent.futures._base.Executor:

 |

 |  enter(self)

 |

 |  exit(self, exc_type, exc_val, exc_tb)

 |

 |  map(self, fn, *iterables, timeout=None, chunksize=1)

 |      Returns an iterator equivalent to map(fn, iter).

 |

 |      Args:

 |          fn: A callable that will take as many arguments as there are

 |              passed iterables.

 |          timeout: The maximum number of seconds to wait. If None, then there

 |              is no limit on the wait time.

 |          chunksize: The size of the chunks the iterable will be broken into

 |              before being passed to a child process. This argument is only

 |              used by ProcessPoolExecutor; it is ignored by

 |              ThreadPoolExecutor.

 |

 |      Returns:

 |          An iterator equivalent to: map(func, *iterables) but the calls may

 |          be evaluated out-of-order.

 |

 |      Raises:

 |          TimeoutError: If the entire result iterator could not be generated

 |              before the given timeout.

 |          Exception: If fn(*args) raises for any values.

初始化可以指定一個最大進程數作為其參數max_workers 的值，該值一般無需指定，預設為目前執行機器的核心數，可以由os.cpu_count()取得；類別中含有方法：

1. map()方法，與python內建方法map() 函數類似，也就是映射，參數為：

• 一個可呼叫函數fn

• 一個迭代器iterables

• 超時時長timeout

• 區塊數chuncksize 如果大於1, 迭代器會被分塊處理

---->> 此函數有一個特性：其回傳結果與呼叫開始的順序是一致的；在呼叫過程中不會產生阻塞，也就是說可能前者被呼叫執行結束之前，後者被呼叫已經執行結束了。

如果一定要取得到所有結果後再處理，可以選擇採用submit()方法和futures.as_completed函數結合使用。

1. shutdown()方法，清理所有與目前執行器（executor)相關的資源

2. submit() 方法，提交一個可調用物件給fn使用

3. 從concurrent.futures._base.Executor繼承了__enter__() 和__exit__()方法，這表示ProcessPoolExecutor 物件可以用於with 語句。

from concurrent import futures
with futures.ProcessPoolExecutor(max_works=3) as executor:
     executor.map()

ThreadPoolExecutor類別

class ThreadPoolExecutor(concurrent.futures._base.Executor)

 |  This is an abstract base class for concrete asynchronous executors.

 |

 |  Method resolution order:

 |      ThreadPoolExecutor

 |      concurrent.futures._base.Executor

 |      builtins.object

 |

 |  Methods defined here:

 |

 |  init(self, max_workers=None, thread_name_prefix='')

 |      Initializes a new ThreadPoolExecutor instance.

 |

 |      Args:

 |          max_workers: The maximum number of threads that can be used to

 |              execute the given calls.

 |          thread_name_prefix: An optional name prefix to give our threads.

 |

 |  shutdown(self, wait=True)

 |      Clean-up the resources associated with the Executor.

 |

 |      It is safe to call this method several times. Otherwise, no other

 |      methods can be called after this one.

 |

 |      Args:

 |          wait: If True then shutdown will not return until all running

 |              futures have finished executing and the resources used by the

 |              executor have been reclaimed.

 |

 |  submit(self, fn, *args, **kwargs)

 |      Submits a callable to be executed with the given arguments.

 |

 |      Schedules the callable to be executed as fn(*args, **kwargs) and returns

 |      a Future instance representing the execution of the callable.

 |

 |      Returns:

 |          A Future representing the given call.

 |

 |  ----------------------------------------------------------------------

 |  Methods inherited from concurrent.futures._base.Executor:

 |

 |  enter(self)

 |

 |  exit(self, exc_type, exc_val, exc_tb)

 |

 |  map(self, fn, *iterables, timeout=None, chunksize=1)

 |      Returns an iterator equivalent to map(fn, iter).

 |

 |      Args:

 |          fn: A callable that will take as many arguments as there are

 |              passed iterables.

 |          timeout: The maximum number of seconds to wait. If None, then there

 |              is no limit on the wait time.

 |          chunksize: The size of the chunks the iterable will be broken into

 |              before being passed to a child process. This argument is only

 |              used by ProcessPoolExecutor; it is ignored by

 |              ThreadPoolExecutor.

 |

 |      Returns:

 |          An iterator equivalent to: map(func, *iterables) but the calls may

 |          be evaluated out-of-order.

 |

 |      Raises:

 |          TimeoutError: If the entire result iterator could not be generated

 |              before the given timeout.

 |          Exception: If fn(*args) raises for any values.

與ProcessPoolExecutor 類別十分相似，只不過一個是處理進程，一個是處理線程，可依實際需求選擇。

範例

from time import sleep, strftime
from concurrent import futures


def display(*args):
    print(strftime('[%H:%M:%S]'), end="")
    print(*args)


def loiter(n):
    msg = '{}loiter({}): doing nothing for {}s'
    display(msg.format('\t'*n, n, n))
    sleep(n)
    msg = '{}loiter({}): done.'
    display(msg.format('\t'*n, n))
    return n*10


def main():
    display('Script starting')
    executor = futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=3)
    results = executor.map(loiter, range(5))
    display('results:', results)
    display('Waiting for inpidual results:')
    for i, result in enumerate(results):
        display('result {} : {}'.format(i, result))


if __name__ == '__main__':
    main()

執行結果：

[20:32:12]Script starting
[20:32:12]loiter(0): doing nothing for 0s
[20:32:12]loiter(0): done.
[20:32:12]      loiter(1): doing nothing for 1s
[20:32:12]              loiter(2): doing nothing for 2s
[20:32:12]results: <generator object Executor.map.<locals>.result_iterator at 0x00000246DB21BC50>
[20:32:12]Waiting for inpidual results:
[20:32:12]                      loiter(3): doing nothing for 3s
[20:32:12]result 0 : 0
[20:32:13]      loiter(1): done.
[20:32:13]                              loiter(4): doing nothing for 4s
[20:32:13]result 1 : 10
[20:32:14]              loiter(2): done.
[20:32:14]result 2 : 20
[20:32:15]                      loiter(3): done.
[20:32:15]result 3 : 30
[20:32:17]                              loiter(4): done.
[20:32:17]result 4 : 40

不同機器運行結果可能不同。

範例中設定max_workers=3，所以程式碼一開始運行，則有三個物件（0,1,2）被執行loiter() 運算; 三秒後，物件0運行結束，得到結果result 0之後，物件3才開始被執行，同理，物件4的執行時間在物件1執行結果result 1列印結束之後。

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