queue 队列源码分析

Python 进阶：queue 队列源码分析

queue 模块提供适用于多线程编程的先进先出（FIFO）数据结构。因为它是线程安全的，所以多个线程很轻松地使用同一个实例。

源码分析

先从初始化的函数来看：

def __init__(self, maxsize=0):
    """Initialize a queue object with a maximum size."""
    if maxsize <= 0:
        maxsize = sys.maxsize
    self.maxsize = maxsize
    self.mutex = Lock()
    self.not_empty = Condition(self.mutex)
    self.not_full = Condition(self.mutex)
    self.queue = []

从这初始化函数能得到哪些信息呢？首先，它接受一个参数 maxsize，表示队列的最大尺寸。如果 maxsize 小于或等于0，它将被设置为 sys.maxsize，表示队列没有大小限制。然后，它创建了三个锁：一个互斥锁 mutex，两个条件变量 not_empty 和 not_full。互斥锁用于保护队列，确保每次只有一个线程可以访问队列。条件变量用于通知线程队列是否为空或已满。最后，它创建了一个空列表 queue 来存储队列中的项。

接下来，我们来看一下 put() 方法：

def put(self, item, block=True, timeout=None):
    """Put an item into the queue."""
    with self.mutex:
        while self.full() and block:
            self.not_full.wait(timeout)
        if self.full():
            raise QueueFull
        self.queue.append(item)
        self.not_empty.notify()

put() 方法将项放入队列中。它首先获取互斥锁 mutex，然后检查队列是否已满。如果队列已满，它将等待直到队列变为空或超时。如果队列已满并且 block 为 False，它将引发 QueueFull 异常。如果队列不 full，它将项添加到队列中，然后通知条件变量 not_empty，表示队列已不再为空。

最后，我们来看一下 get() 方法：

def get(self, block=True, timeout=None):
    """Remove and return an item from the queue."""
    with self.mutex:
        while self.empty() and block:
            self.not_empty.wait(timeout)
        if self.empty():
            raise QueueEmpty
        item = self.queue.pop(0)
        self.not_full.notify()
        return item

get() 方法从队列中移除并返回一个项。它首先获取互斥锁 mutex，然后检查队列是否为空。如果队列为空，它将等待直到队列变为非空或超时。如果队列为空并且 block 为 False，它将引发 QueueEmpty 异常。如果队列不为空，它将从队列中移除并返回第一个项，然后通知条件变量 not_full，表示队列已不再为满。

以上是对 Python queue 模块源码的简要分析。希望本文能帮助读者对 queue 模块有更深入的理解和掌握。