什么是生產者消費者模型
在 工作中，大家可能會碰到這樣一種情況：某個模塊負責產生數據，這些數據由另一個模塊來負責處理（此處的模塊是廣義的，可以是類、函數、線程、進程等）。產 生數據的模塊，就形象地稱為生產者；而處理數據的模塊，就稱為消費者。在生產者與消費者之間在加個緩沖區，我們形象的稱之為倉庫，生產者負責往倉庫了進商 品，而消費者負責從倉庫里拿商品，這就構成了生產者消費者模型。結構圖如下：
生產者消費者模型的優點：
1、解耦
假設生產者和消費者分別是兩個類。如果讓生產者直接調用消費者的某個方法，那么生產者對于消費者就會產生依賴（也就是耦合）。將來如果消費者的代碼發生變化， 可能會影響到生產者。而如果兩者都依賴于某個緩沖區，兩者之間不直接依賴，耦合也就相應降低了。
舉個例子，我們去郵局投遞信件，如果不使用郵筒（也就是緩沖區），你必須得把信直接交給郵遞員。有同學會說，直接給郵遞員不是挺簡單的嘛？其實不簡單，你必須 得認識誰是郵遞員，才能把信給他（光憑身上穿的制服，萬一有人假冒，就慘了）。這就產生和你和郵遞員之間的依賴（相當于生產者和消費者的強耦合）。萬一哪天郵遞員換人了，你還要重新認識一下（相當于消費者變化導致修改生產者代碼）。而郵筒相對來說比較固定，你依賴它的成本就比較低（相當于和緩沖區之間的弱耦合）。
2、支持并發
由于生產者與消費者是兩個獨立的并發體，他們之間是用緩沖區作為橋梁連接，生產者只需要往緩沖區里丟數據，就可以繼續生產下一個數據，而消費者只需要從緩沖區了拿數據即可，這樣就不會因為彼此的處理速度而發生阻塞。
接上面的例子，如果我們不使用郵筒，我們就得在郵局等郵遞員，直到他回來，我們把信件交給他，這期間我們啥事兒都不能干（也就是生產者阻塞），或者郵遞員得挨家挨戶問，誰要寄信（相當于消費者輪詢）。
3、支持忙閑不均
緩沖區還有另一個好處。如果制造數據的速度時快時慢，緩沖區的好處就體現出來了。當數據制造快的時候，消費者來不及處理，未處理的數據可以暫時存在緩沖區中。 等生產者的制造速度慢下來，消費者再慢慢處理掉。
為了充分復用，我們再拿寄信的例子來說事。假設郵遞員一次只能帶走1000封信。萬一某次碰上情人節（也可能是圣誕節）送賀卡，需要寄出去的信超過1000封，這時 候郵筒這個緩沖區就派上用場了。郵遞員把來不及帶走的信暫存在郵筒中，等下次過來 時再拿走。
Python示例：
利用隊列實現簡單的生產者消費者模型，生產者產生時間放入隊列，消費者取出時間打印
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class Consumer(threading.Thread): def __init__(self, queue): threading.Thread.__init__(self) self._queue = queue def run(self): while True: msg = self._queue.get() if isinstance(msg, str) and msg == 'quit': break print "I'm a thread, and I received %s!!" % msg print 'Bye byes!'def producer(): queue = Queue.Queue() worker = Consumer(queue) worker.start() # 開啟消費者線程 start_time = time.time() while time.time() - start_time < 5: queue.put('something at %s' % time.time()) time.sleep(1) queue.put('quit') worker.join()if __name__ == '__main__': producer() |
使用多線程，在做爬蟲的時候，生產者用著產生url鏈接，消費者用于獲取url數據，在隊列的幫助下可以使用多線程加快爬蟲速度。
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import timeimport threadingimport Queueimport urllib2class Consumer(threading.Thread): def __init__(self, queue): threading.Thread.__init__(self) self._queue = queue def run(self): while True: content = self._queue.get() print content if isinstance(content, str) and content == 'quit': break response = urllib2.urlopen(content) print 'Bye byes!'def Producer(): urls = [ 'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258', 'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258', 'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258', 'http://211.103.242.133:8080/Disease/Details.aspx?id=2258' ] queue = Queue.Queue() worker_threads = build_worker_pool(queue, 4) start_time = time.time() for url in urls: queue.put(url) for worker in worker_threads: queue.put('quit') for worker in worker_threads: worker.join() print 'Done! Time taken: {}'.format(time.time() - start_time)def build_worker_pool(queue, size): workers = [] for _ in range(size): worker = Consumer(queue) worker.start() workers.append(worker) return workersif __name__ == '__main__': Producer() |
