queue — clase de cola sincronizada

Código fuente: Lib/queue.py

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El módulo queue implementa colas multi-productor y multi-consumidor. Es especialmente útil en la programación en hilo cuando la información debe intercambiarse de forma segura entre varios subprocesos. La clase Queue de este módulo implementa toda la semántica de bloqueo necesaria.

El módulo implementa tres tipos de cola, que difieren sólo en el orden en que se recuperan las entradas. En una cola FIFO, las primeras tareas añadidas son las primeras recuperadas. En una cola LIFO, la última entrada añadida es la primera recuperada (operando como una pila). En una cola de prioridad, las entradas se mantienen ordenadas (usando el módulo heapq) y la entrada de menor valor se recupera primero.

Internamente, estos tres tipos de colas utilizan bloqueos para bloquear temporalmente los hilos que compiten entre sí; sin embargo, no están diseñadas para manejar la reposición dentro de un hilo.

Además, el módulo implementa un tipo de cola «simple» FIFO, SimpleQueue, cuya implementación específica proporciona garantías adicionales a cambio de una funcionalidad menor.

El módulo queue define las siguientes clases y excepciones:

class queue.Queue(maxsize=0)

Constructor para una cola FIFO. maxsize es un número entero que establece el límite superior del número de elementos que pueden ser colocados en la cola. La inserción se bloqueará una vez que se haya alcanzado este tamaño, hasta que se consuman los elementos de la cola. Si maxsize es menor o igual a cero, el tamaño de la cola es infinito.

class queue.LifoQueue(maxsize=0)

Constructor para una cola LIFO. maxsize es un número entero que establece el límite superior del número de elementos que pueden ser colocados en la cola. La inserción se bloqueará una vez que se haya alcanzado este tamaño, hasta que se consuman los elementos de la cola. Si maxsize es menor o igual a cero, el tamaño de la cola es infinito.

class queue.PriorityQueue(maxsize=0)

Constructor para una cola de prioridad. maxsize es un número entero que establece el límite superior del número de elementos que pueden ser colocados en la cola. La inserción se bloqueará una vez que se haya alcanzado este tamaño, hasta que se consuman los elementos de la cola. Si maxsize es menor o igual a cero, el tamaño de la cola es infinito.

Las entradas de menor valor se recuperan primero (la entrada de menor valor es la retornada por sorted(list(entries))[0]). Un patrón típico para las entradas es una tupla en la forma: (número_de_prioridad, datos).

Si los elementos de datos no son comparables, los datos pueden envolverse en una clase que ignore el elemento de datos y sólo compare el número de prioridad:

from dataclasses import dataclass, field
from typing import Any

@dataclass(order=True)
class PrioritizedItem:
    priority: int
    item: Any=field(compare=False)

class queue.SimpleQueue

Constructor de una cola sin límites FIFO. Las colas simples carecen de funcionalidad avanzada como el seguimiento de tareas.

Nuevo en la versión 3.7.

exception queue.Empty

Excepción lanzada cuando el objeto get() (o get_nowait()) que no se bloquea es llamado en un objeto Queue que está vacío.

exception queue.Full

Excepción lanzada cuando el objeto put() (o put_nowait()) que no se bloquea es llamado en un objeto Queue que está lleno.

Objetos de la cola

Los objetos de la cola (Queue, LifoQueue, o PriorityQueue) proporcionan los métodos públicos descritos a continuación.

Queue.qsize()

Retorna el tamaño aproximado de la cola. Nota, qsize() > 0 no garantiza que un get() posterior no se bloquee, ni qsize() < maxsize garantiza que put() no se bloquee.

Queue.empty()

Retorna True si la cola está vacía, False si no. Si empty() retorna True no garantiza que una llamada posterior a put() no se bloquee. Del mismo modo, si empty() retorna False no garantiza que una llamada posterior a get() no se bloquee.

Queue.full()

Retorna True si la cola está llena, False si no. Si full() retorna True no garantiza que una llamada posterior a get() no se bloquee. Del mismo modo, si full() retorna False no garantiza que una llamada posterior a put() no se bloquee.

Queue.put(item, block=True, timeout=None)

Pone el item en la cola. Si el argumento opcional block es verdadero y timeout es None (el predeterminado), bloquea si es necesario hasta que un espacio libre esté disponible. Si timeout es un número positivo, bloquea como máximo timeout segundos y aumenta la excepción Full si no había ningún espacio libre disponible en ese tiempo. De lo contrario (block es falso), pone un elemento en la cola si un espacio libre está disponible inmediatamente, o bien levanta la excepción Full (timeout es ignorado en ese caso).

Queue.put_nowait(item)

Equivalente a put(item, False).

Queue.get(block=True, timeout=None)

Retira y retorna un elemento de la cola. Si el argumento opcional block es verdadero y timeout es None (el predeterminado), bloquea si es necesario hasta que un elemento esté disponible. Si timeout es un número positivo, bloquea como máximo timeout segundos y aumenta la excepción Empty si no había ningún elemento disponible en ese tiempo. De lo contrario (block es falso), retorna un elemento si uno está disponible inmediatamente, o bien lanza la excepción Empty (timeout es ignorado en ese caso).

Antes de la 3.0 en los sistemas POSIX, y para todas las versiones en Windows, si block es verdadero y timeout es None, esta operación entra en una espera ininterrumpida en una cerradura subyacente. Esto significa que no puede haber excepciones, y en particular una SIGINT no disparará una KeyboardInterrupt.

Queue.get_nowait()

Equivalente a get(False).

Se ofrecen dos métodos para apoyar el seguimiento si las tareas en cola han sido completamente procesadas por hilos daemon de consumo.

Queue.task_done()

Indica que una tarea anteriormente en cola está completa. Utilizado por los hilos de la cola de consumo. Por cada get() usado para recuperar una tarea, una llamada posterior a task_done() le dice a la cola que el procesamiento de la tarea está completo.

Si un join() se está bloqueando actualmente, se reanudará cuando todos los ítems hayan sido procesados (lo que significa que se recibió una llamada task_done() por cada ítem que había sido put() en la cola).

Lanza un ValueError si se llama más veces de las que hay elementos colocados en la cola.

Queue.join()

Bloquea hasta que todos los artículos de la cola se hayan obtenido y procesado.

El conteo de tareas sin terminar sube cada vez que se añade un elemento a la cola. El conteo baja cuando un hilo de consumidor llama task_done() para indicar que el elemento fue recuperado y todo el trabajo en él está completo. Cuando el conteo de tareas sin terminar cae a cero, join() se desbloquea.

Ejemplo de cómo esperar a que se completen las tareas en cola:

import threading, queue

q = queue.Queue()

def worker():
    while True:
        item = q.get()
        print(f'Working on {item}')
        print(f'Finished {item}')
        q.task_done()

# turn-on the worker thread
threading.Thread(target=worker, daemon=True).start()

# send thirty task requests to the worker
for item in range(30):
    q.put(item)
print('All task requests sent\n', end='')

# block until all tasks are done
q.join()
print('All work completed')

Objetos de cola simple

Los objetos SimpleQueue proporcionan los métodos públicos descritos a continuación.

SimpleQueue.qsize()

Retorna el tamaño aproximado de la cola. Nota, qsize() > 0 no garantiza que un get() posterior no se bloquee.

SimpleQueue.empty()

Retorna True si la cola está vacía, False si no. Si empty() retorna False no garantiza que una llamada posterior a get() no se bloquee.

SimpleQueue.put(item, block=True, timeout=None)

Pone el elemento en la cola. El método nunca se bloquea y siempre tiene éxito (excepto por posibles errores de bajo nivel como la falta de asignación de memoria). Los argumentos opcionales block y timeout son ignorados y sólo se proporcionan por compatibilidad con Queue.put().

CPython implementation detail: This method has a C implementation which is reentrant. That is, a put() or get() call can be interrupted by another put() call in the same thread without deadlocking or corrupting internal state inside the queue. This makes it appropriate for use in destructors such as __del__ methods or weakref callbacks.

SimpleQueue.put_nowait(item)

Equivalente a put(item), siempre y cuando sea compatible con Queue.put_nowait`().

SimpleQueue.get(block=True, timeout=None)

Retira y retorna un elemento de la cola. Si los argumentos opcionales block son true y timeout es None (el predeterminado), bloquea si es necesario hasta que un elemento esté disponible. Si timeout es un número positivo, bloquea como máximo timeout segundos y lanza la excepción Empty si no había ningún elemento disponible en ese tiempo. De lo contrario (block es falso), retorna un elemento si uno está disponible inmediatamente, o bien lanza la excepción Empty (timeout es ignorado en ese caso).

SimpleQueue.get_nowait()

Equivalente a get(False).

Ver también

Clase multiprocessing.Queue

Una clase de cola para su uso en un contexto de multiprocesamiento (en lugar de multihilo).

collections.deque es una implementación alternativa de colas sin límites con operaciones atómicas rápidas append() y popleft() que no requieren bloqueo y también soportan indexación.