Python队列(queue)模块详解

Python中队列(queue)是处理多线程中共享资源问题的一个重要工具，它遵循FIFO（先进先出）的原则，即先进入的数据先输出，而后进入的数据后输出。队列支持队列大小，以防止过度使用特定的内存资源。

Python中的队列实现为Queue模块，其中包含了三种队列类型：

• FIFO队列（先进先出）
• LIFO队列（后进先出），也叫做堆栈
• 优先级队列（具有优先级顺序）

队列(queue)基本方法

以下是Queue模块中最重要的类和方法：

Queue(maxsize=0)

Queue类实现了所有基本的队列功能。maxsize是一个整数，用于设置可以放置在队列中的项目数。如果插入到队列中的项目数达到了maxsize，则插入操作将被阻塞，直到队列中的某个项目被删除，使有空间可用。

import queue

q = queue.Queue(maxsize=3)

q.put(1)
q.put(2)
q.put(3)

print(q.full())  # True

q.put(4, block=False)  # 由于队列已满，插入操作出发了queue.Full异常

while not q.empty():
    print(q.get(), end=' ')  # 输出1 2 3

LifoQueue(maxsize=0)

LifoQueue类实现了堆栈的功能。Stack类是LifoQueue的别名。它的构造方法与Queue相同，但默认的maxsize为0（无大小限制）。

import queue

lq = queue.LifoQueue(maxsize=3)

lq.put(1)
lq.put(2)
lq.put(3)

print(lq.full())  # True

lq.put(4, block=False)  # 由于堆栈已满，插入操作出发了queue.Full异常

while not lq.empty():
    print(lq.get(), end=' ')  # 输出3 2 1

PriorityQueue(maxsize=0)

PriorityQueue类实现了一个优先级队列。默认情况下，优先级值小的元素优先级高。队列中的每个元素必须是一个元组，其中第一个元素是优先级值（必须是数字类型），第二个元素是数据。

import queue

pq = queue.PriorityQueue(maxsize=3)

pq.put((1, '一'))
pq.put((2, '二'))
pq.put((3, '三'))

print(pq.full())  # True

pq.put((4, '四'), block=False)  # 由于队列已满，插入操作出发了queue.Full异常

while not pq.empty():
    print(pq.get()[1], end=' ')  # 输出一 二 三

队列(queue)其他方法

队列(Queue)数据结构还提供了许多其他方法，常用的有：

方法	描述
qsize()	返回队列的大小。当没有数量限制时，返回的值为0。
empty()	如果队列为空，返回True，否则返回False。
full()	如果队列满了，返回True，否则返回False。
get([block[, timeout]])	获取队列中的一项。如果队列为空，block为True（默认值）则等待，直到队列中有一个项目为止。
get_nowait()	相当于get(False)。
put(item[, block[, timeout]])	将一项添加到队列的尾部。如果队列已满，block为True（默认值）则等待。
put_nowait(item)	相当于put(item, False)。
task_done()	表示先前提交给队列的异步任务已经完成。
join()	阻塞调用线程，直到队列中的所有项目都被处理完（task_done()的调用次数等于项目的数量），才会继续运行。

总结

队列是多线程和协程编程中的重要工具，它是线程安全的，被多个线程和协程共享。Python提供了Queue模块来实现队列。Queue模块包含三种队列：FIFO、LIFO和优先级队列。队列(Queue)数据结构提供了许多方法，允许使用者控制队列的大小、检查队列状态以及添加和删除队列项目。