Python стеки и многопоточность
Стеки Python могут быть полезны и в многопоточных программах.
Два варианта, которые вы видели до сих пор, list и deque, ведут себя по-разному, если в вашей программе есть потоки.
Начнем с более простого, запомните вы никогда не должны использовать list для какой-либо структуры данных, к которой могут обращаться несколько потоков. Список не является потокобезопасным.
Примечание. Если вам нужно освежить в памяти информацию о безопасности потоков и условиях гонки, ознакомьтесь с Введение в потоки в Python (An Intro to Threading in Python).
Однако, с deque немного иначе. Если вы прочтете документацию по deque, в ней будет четко указано, что обе операции .append() и .pop() являются атомарными, то есть они не будут прерваны другим потоком.
Так что если вы ограничитесь использованием только .append() и .pop(), то у вас не будет проблем с потоками.
Проблема использования deque в многопоточной среде заключается в том, что в этом классе есть и другие методы, которые специально не предназначены для атомарной работы и не являются поточно-ориентированными.
Таким образом, хотя можно создать потокобезопасный стек Python с использованием deque, это подвергает вас опасности тому, что кто-то в будущем злоупотребит им и вызовет условия гонки.
Хорошо, если вы работаете с потоками, вы не можете использовать list для стека и, вероятно, не захотите использовать deque для стека, так как же вы можно построить стек Python для многопоточной программы?
|
|
|
Ответ находится в модуле очереди, queue.LifoQueue. Помните, как вы узнали, что стеки работают по принципу «последний пришел / первый вышел»? Ну, вот что означает «Lifo» в LifoQueue.
В то время как интерфейс для list и deque похожи, LifoQueue использует .put() и .get() для добавления и удаления данных из стека:
· >>> from queue import LifoQueue
· >>> myStack = LifoQueue()
·
· >>> myStack.put('a')
· >>> myStack.put('b')
· >>> myStack.put('c')
·
· >>> myStack
· <queue.LifoQueue object at 0x7f408885e2b0>
·
· >>> myStack.get()
· 'c'
· >>> myStack.get()
· 'b'
· >>> myStack.get()
· 'a'
·
· >>> # myStack.get() <--- waits forever
· >>> myStack.get_nowait()
· Traceback (most recent call last):
· File "<console>", line 1, in <module>
· File "/usr/lib/python3.7/queue.py", line 198, in get_nowait
· return self.get(block=False)
· File "/usr/lib/python3.7/queue.py", line 167, in get
· raise Empty
· _queue.Empty
В отличие от deque, LifoQueue разработан так, чтобы быть полностью поточно-ориентированным. Все его методы безопасны для использования в многопоточной среде. Он также добавляет дополнительные тайм-ауты для своих операций, которые часто могут быть обязательной функцией в многопоточных программах.
Однако такая полная безопасность потоков обходится дорого. Чтобы достичь этой безопасности, LifoQueue должен выполнять немного больше работы над каждой операцией, а это значит, что это займет немного больше времени.
|
|
|
Зачастую это небольшое замедление не влияет на общую скорость вашей программы, но если вы измерите свою производительность и обнаружите, что ваши операции со стеком являются узким местом, тогда стоит осторожно перейти на deque.
Стеки Python: какую реализацию следует использовать?
В общем случае, вы должны использовать deque, если вы не используете многопоточность. Если вы используете многопоточность, то вам следует использовать LifoQueue.
Список может быть прост, но его следует избегать, потому что он может иметь проблемы с перераспределением памяти. Интерфейсы для deque и list идентичны, и deque не имеет этих проблем, что делает deque лучшим выбором для вашего непоточного стека Python.
Заключение
Теперь вы знаете, что такое стек, и видели ситуации, когда их можно использовать в реальных программах. Мы оценили три различных варианта реализации стеков и увидели, что deque – отличный выбор для непоточных программ. Если вы реализуете стек в среде многопоточности, то, вероятно, будет хорошей идеей использовать LifoQueue.
Теперь вы можете:
§ Распознать, когда стек будет хорошей структурой данных
§ Выбрать, какая реализация лучше подойдет для вашей проблемы
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!