threading模块和queue模块实现程序并发功能和消息队列
简介：
通过三个例子熟悉一下python threading模块和queue模块实现程序并发功能和消息队列。
说明：以下实验基于python2.6
基本概念
什么是进程？
拥有独立的地址空间，内存，数据栈以及记录其运行轨迹的辅助数据。它可以通过fork和spawn操作来完成其它任务。进程间只能使用IPC(进程间通信协议)共享信息。
什么是线程？
线程运行在一个主进程中，线程间共享相同的运行环境。只有在多cpu框架中线程才能发挥威力，单cpu中依然是顺序执行的。
注意问题：
-线程同时访问同一数据，可能导致数据结果不一致，(race condition)。大多数现场库有同步原语来控制线程的执行和数据访问。
-线程不可以直接kill，只能sys.exit()或者thread.exit()
示例一：threading模块实现多线程编程
threading_1.py
#!/usr/bin/env python
import threading
import datetime
class ThreadClass(threading.Thread):
def run(self):
now = datetime.datetime.now()
print"%s Hello KK at time: %s" % (self.getName(), now)
for i in range(2):
t = ThreadClass()
t.start()
运行结果：
我们启动了两个线程，所以看到两条输出。
Thread-1 Hello KK at time: 2012-12-22 20:13:40.150000
Thread-2 Hello KK at time: 2012-12-22 20:13:40.150000
解读：
重定义run方法,把自己的逻辑告诉线程。
getName()方法是threading模块中获取线程名用的。
for循环定义了我们将启动几个线程
start()启动线程。threading中等所有线程准备好后统一启动，而不是一个一个启动。
示例二：threading+Queue实现线程队列
threading_2.py
#!/usr/bin/env python
import Queue
import threading
import time
queue = Queue.Queue()
class ThreadNum(threading.Thread):
"""没打印一个数字等待1秒，并发打印10个数字需要多少秒？"""
def __init__(self, queue):
threading.Thread.__init__(self)
self.queue = queue
def run(self):
whileTrue:
#消费者端，从队列中获取num
num = self.queue.get()
print"i'm num %s"%(num)
time.sleep(1)
#在完成这项工作之后，使用 queue.task_done() 函数向任务已经完成的队列发送一个信号
self.queue.task_done()
start = time.time()
def main():
#产生一个 threads pool, 并把消息传递给thread函数进行处理，这里开启10个并发
for i in range(10):
t = ThreadNum(queue)
t.setDaemon(True)
t.start()
#往队列中填错数据
for num in range(10):
queue.put(num)
#wait on the queue until everything has been processed
queue.join()
main()
print"Elapsed Time: %s" % (time.time() - start)
运行结果：
i'm num 0
i'm num 1
i'm num 2
i'm num 3
i'm num 4
i'm num 5
i'm num 6
i'm num 7
i'm num 8
i'm num 9
Elapsed Time: 1.01399993896
解读：
具体工作步骤描述如下：
1，创建一个 Queue.Queue() 的实例，然后使用数据对它进行填充。
2，将经过填充数据的实例传递给线程类，后者是通过继承 threading.Thread 的方式创建的。
3，生成守护线程池。
4，每次从队列中取出一个项目，并使用该线程中的数据和 run 方法以执行相应的工作。
5，在完成这项工作之后，使用 queue.task_done() 函数向任务已经完成的队列发送一个信号。
6，对队列执行 join 操作，实际上意味着等到队列为空，再退出主程序。
在使用这个模式时需要注意一点：通过将守护线程设置为 true，程序运行完自动退出。好处是在退出之前，可以对队列执行 join 操作、或者等到队列为空。
示例三：多个队列
threading_3.py
#!/usr/bin/env python
import Queue
import threading
import time
queue = Queue.Queue()
out_queue = Queue.Queue()
class ThreadNum(threading.Thread):
"""bkeep"""
def __init__(self, queue, out_queue):
threading.Thread.__init__(self)
self.queue = queue
self.out_queue = out_queue
def run(self):
whileTrue:
#从队列中取消息
num = self.queue.get()
bkeep = num
#将bkeep放入队列中
self.out_queue.put(bkeep)
#signals to queue job is done
self.queue.task_done()
class PrintLove(threading.Thread):
"""Threaded Url Grab"""
def __init__(self, out_queue):
threading.Thread.__init__(self)
self.out_queue = out_queue
def run(self):
whileTrue:
#从队列中获取消息并赋值给bkeep
bkeep = self.out_queue.get()
keke = "I love " + str(bkeep)
print keke,
print self.getName()
time.sleep(1)
#signals to queue job is done
self.out_queue.task_done()
start = time.time()
def main():
#populate queue with data
for num in range(10):
queue.put(num)
#spawn a pool of threads, and pass them queue instance
for i in range(5):
t = ThreadNum(queue, out_queue)
t.setDaemon(True)
t.start()
for i in range(5):
pl = PrintLove(out_queue)
pl.setDaemon(True)
pl.start()
#wait on the queue until everything has been processed
queue.join()
out_queue.join()
main()
print"Elapsed Time: %s" % (time.time() - start)
运行结果：
I love 0 Thread-6
I love 1 Thread-7
I love 2 Thread-8
I love 3 Thread-9
I love 4 Thread-10
I love 5 Thread-7
I love 6 Thread-6
I love 7 Thread-9
I love 8 Thread-8
I love 9 Thread-10
Elapsed Time: 2.00300002098
解读：
ThreadNum 类工作流程
定义队列--->继承threading---->初始化queue---->定义run函数--->get queue中的数据---->处理数据---->put数据到另外一个queue-->发信号告诉queue该条处理完毕
main函数工作流程：
--->往自定义queue中扔数据
--->for循环确定启动的线程数---->实例化ThreadNum类---->启动线程并设置守护
--->for循环确定启动的线程数---->实例化PrintLove类--->启动线程并设置为守护
--->等待queue中的消息处理完毕后执行join。即退出主程序。
附1：threading模块对象
Thread 表示一个线程的执行对象
Lock 锁原语对象
RLock 可重入锁对象。使单线程可以再次获得已经获得了的锁
Condition 条件变量。可以让一个线程停下来等待满某个条件
Event 通用条件变量。多个线程同时等待某个事件，事件发生后激活所有线程
Semaphore 为等待锁的线程提供一个类似“候车室”的结构
BoundedSemaphore 与Semaphore类似，但它不运行超过初始值
Timer 与Thread相似，只是它要等待一段时间后才开始运行。
activeCount() 返回活动的线程对象的数量
currentThread() 返回当前线程对象
enumerate() 返回当前活动线程的列表
settrace(func) 为所有线程设置一个跟踪函数
setprofile(func) 为所有线程设置一个profile函数
附2：生产者-消费者模型
生产者把货物放入队列中，消费者消耗队列中的货物
queue模块就可以实现这个模型，实现线程间通信。
Queue模块函数：
queue(size) 创建一个大小为size的Queue对象
Queue对象函数：
qsize() 返回队列的大小，近似值
empty() 如果队列为空，则返回True。否则返回Fales
full() 呵呵，大家想一下就知道了。
put(item,block=0) 把item放到队列中，如果给了block且不为0，函数会一直阻塞到队列中有空间为止
get(block=0) 从队列中取一个对象，如果给了block且不为0，函数会一直阻塞到队列中有对象为止。