进程间的通信——Queue

每个进程中所拥有的数据（包括全局变量）都是独有的，无法与其它进程共享。但大多数进程之间需要进行通信。例如，所有的子进程执行完任务之后，通知处于阻塞状态的主进程继续向下执行。为此，Python的multiprocessing模块中提供了能实现进程间的通信（资源共享）Queue类，该类用于创建和管理存储共享资源的队列，直接采用如下方法创建：

Queue(self, maxsize=-1)

以上方法中，maxsize参数表示队列中数据的最大长度，若该参数小于0或不设置，说明队列可以存储任意个数据，没有长度的限制。

队列的作用类似于数据中转站，可以供多个进程向其内部写入或读取数据，如图1所示。

图1 队列通信的原理

Queue类中提供了put()和get()这两个方法分别向队列中写入数据和从数据中读取并删除数据，关于它们的介绍如下：

1. put()方法

put()方法的声明如下：

Queue.put(item, block=True, timeout=None)

以上声明中，item参数表示向队列中写入的数据；block参数是布尔类型，表示是否阻塞队列；timeout参数表示超时时长，默认为None。若block参数设为True（默认值），表示这是一个阻塞队列，此时若timeout参数设为正值，当队列中装满数据时，队列会阻塞timeout指定的时长，直至该队列中再腾出空间，会在超时后抛出Queue.Full异常；若block参数设为False，表示这是一个非阻塞队列，若队列已满，立即抛出Queue.Full异常。

2. get()方法

get()方法的声明如下：

Queue.get(block=True, timeout=None)

以上声明中，block参数是布尔值，表示是否阻塞队列；timeout参数表示超时时长，默认为None。假设队列中没有数据时，当使用get()方法从队列中读取数据时，若block参数设为True且timeout参数设为正值，则等待timeout指定的时长，直至超出指定的时长后再抛出Queue.Empty异常；若block参数设为False，则会立即抛出Queue.Empty异常。

下面通过队列实现两个进程间的数据共享，具体代码如下：

 1  from multiprocessing import Process
 2  from multiprocessing import Queue
 3  def write(queue):
 4    count = 10              # 定义局部变量
 5    queue.put(count, block=False)   # 将局部变量插入到队列中
 6  def read(queue):
 7    print(queue.get(block=False))   # 读取队列中的数据
 8  if __name__ == '__main__':
 9    queue = Queue()            # 创建队列，队列的长度没有限制
 10   # 创建两个进程分别执行函数work_one和work_other
 11   process_one = Process(target=write, args=(queue,))
 12   process_another = Process(target=read, args=(queue,))
 13   # 启动进程
 14   process_one.start()
 15   process_another.start()

以上代码的第3~5行定义了一个任务函数work_one()，该函数中用于向队列中插入数据10；第6~7行定义了另一个任务函数work_other()，该函数用于从队列中读取数据；第8~15行是程序的主流程，这些代码首先创建了一个队列queue，然后创建了两个进程分别执行任务函数work_one()和work_other()，最后启动进程。

程序执行的结果如下：

10

由以上结果可知，一个进程成功读取到另一个进程插入到队列中的数据，说明以上程序使用队列实现了两个进程间的通信。