"queue" --- 同步佇列 (synchronized queue) 類別
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**原始碼：**Lib/queue.py

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"queue" module（模組）實作多生產者、多消費者佇列。在執行緒程式設計中，
必須在多執行緒之間安全地交換資訊時，特別有用。此 module 中的 "Queue"
class 實作所有必需的鎖定語義 (locking semantics)。

此 module 實作三種型別的佇列，它們僅在取出條目的順序上有所不同。在
FIFO (first-in, first-out) 佇列中，先加入的任務是第一個被取出的。在
LIFO (last-in, first-out) 佇列中，最近被加入的條目是第一個被取出的（像
堆疊 (stack) 一樣操作）。使用優先佇列 (priority queue) 時，條目將保持
排序狀態（使用 "heapq" module），並先取出最低值條目。

在內部，這三種型別的佇列使用鎖 (lock) 來暫時阻塞競爭執行緒；但是，它們
並不是被設計來處理執行緒內的 reentrancy（可重入）。

此外，此 module 實作一個「簡單」的 FIFO (first-in, first-out) 佇列型別
"SimpleQueue"，其特定的實作是以較少的功能為代價，來提供額外的保證。

"queue" module 定義了以下的 class 和例外：

class queue.Queue(maxsize=0)

   FIFO (first-in, first-out) 佇列的建構子 (constructor)。*maxsize* 是
   一個整數，用於設置佇列中可放置的項目數的上限。一旦達到此大小，插入
   將會阻塞，直到佇列中的項目被消耗。如果 *maxsize* 小於或等於零，則佇
   列大小為無限。

class queue.LifoQueue(maxsize=0)

   LIFO (last-in, first-out) 佇列的建構子。*maxsize* 是一個整數，用於
   設置佇列中可放置的項目數的上限。一旦達到此大小，插入將被鎖定，到佇
   列中的項目被消耗。如果 *maxsize* 小於或等於零，則佇列大小為無限。

class queue.PriorityQueue(maxsize=0)

   優先佇列的建構子。*maxsize* 是一個整數，用於設置佇列中可放置的項目
   數的上限。一旦達到此大小，插入將被阻塞，直到佇列中的項目被消耗。如
   果 *maxsize* 小於或等於零，則佇列大小為無限。

   最低值的條目會最先被取出（最低值的條目是被會 "min(entries)" 回傳的
   那一個）。條目的典型模式是格式為 "(priority_number, data)" 的 tuple
   （元組）。

   如果 *data* 元素為不可比較的，則可以將資料包裝在一個 class 中，該
   class 忽略資料項目並僅比較優先數：

      from dataclasses import dataclass, field
      from typing import Any

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

class queue.SimpleQueue

   無界的 FIFO (first-in, first-out) 佇列的建構子。簡單佇列缺少任務追
   蹤等進階功能。

   在 3.7 版被加入.

exception queue.Empty

   當對一個空的 "Queue" 物件呼叫非阻塞的 (non-blocking) "get()"（或
   "get_nowait()"）將引發此例外。

exception queue.Full

   當對一個已滿的 "Queue" 物件呼叫非阻塞的 "put()"（或 "put_nowait()"
   ）將引發此例外。

exception queue.ShutDown

   當對一個已關閉的 "Queue" 物件呼叫 "put()" 或 "get()" 時將引發此例外
   。

   在 3.13 版被加入.


佇列物件
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佇列物件（"Queue"、"LifoQueue"、"PriorityQueue"）提供下面描述的公用
method。

Queue.qsize()

   回傳佇列的近似大小。注意，qsize() > 0 並不能保證後續的 get() 不會阻
   塞，qsize() < maxsize 也不會保證 put() 不會阻塞。

Queue.empty()

   如果佇列為空，則回傳 "True"，否則回傳 "False"。如果 empty() 回傳
   "True"，則不保證後續呼叫 put() 不會阻塞。同樣，如果 empty() 回傳
   "False"，則不保證後續呼叫 get() 不會阻塞。

Queue.full()

   如果佇列已滿，則回傳 "True" ，否則回傳 "False"。如果 full() 回傳
   "True"，則不保證後續呼叫 get() 不會阻塞。同樣，如果 full() 回傳
   "False"，則不保證後續呼叫 put() 不會阻塞。

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

   將 *item* 放入佇列中。如果可選的 args *block* 為 true、*timeout* 為
   "None"（預設值），則在必要時阻塞，直到自由槽 (free slot) 可用。如果
   *timeout* 為正數，則最多阻塞 *timeout* 秒，如果該時間內沒有可用的自
   由槽，則會引發 "Full" 例外。否則（*block* 為 false），如果自由槽立
   即可用，則將項目放在佇列中，否則引發 "Full" 例外（在這種情況下，
   *timeout* 將被忽略）。

   如果佇列已被關閉，則引發 "ShutDown"。

Queue.put_nowait(item)

   等效於 "put(item, block=False)"。

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

   從佇列中移除並回傳一個項目。如果可選的 args *block* 為 true，且
   *timeout* 為 "None"（預設值），則在必要時阻塞，直到有可用的項目。如
   果 *timeout* 是正數，則最多會阻塞 *timeout* 秒，如果該時間內沒有可
   用的項目，則會引發 "Empty" 例外。否則（*block* 為 false），如果立即
   可用，則回傳一個項目，否則引發 "Empty" 例外（在這種情況下，
   *timeout* 將被忽略）。

   在 POSIX 系統的 3.0 版之前，以及 Windows 的所有版本，如果 *block*
   為 true 且 *timeout* 為 "None"，則此操作將在底層鎖上進入不間斷等待
   。這意味著不會發生例外，特別是 SIGINT（中斷訊號）不會觸發
   "KeyboardInterrupt"。

   如果佇列已被關閉且為空，或佇列已立即關閉，則引發 "ShutDown"。

Queue.get_nowait()

   等效於 "get(False)"。

有兩個 method 可以支援追蹤放入佇列的任務是否已由常駐消費者執行緒
(daemon consumer threads) 完全處理。

Queue.task_done()

   表示先前放入佇列的任務已完成。由佇列消費者執行緒使用。對於用來提取
   任務的每個 "get()"，隨後呼叫 "task_done()" 告訴佇列任務的處理已完成
   。

   如果目前 "join()" 阻塞，它將會在所有項目都已處理完畢後恢復（代表對
   於以 "put()" 放進佇列的每個項目，都要收到 "task_done()" 的呼叫）。

   如果呼叫次數超過佇列中放置的項目數量，則引發 "ValueError"。

Queue.join()

   持續阻塞直到佇列中的所有項目都已被取得並處理完畢。

   每當項目被加到佇列中時，未完成任務的計數都會增加。每當消費者執行緒
   呼叫 "task_done()" 以指示該項目已被取出並且對其的所有工作都已完成時
   ，計數就會下降。當未完成任務的計數降至零時，"join()" 將停止阻塞。


Waiting for task completion
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如何等待放入佇列的任務完成的範例：

   import threading
   import 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)

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


Terminating queues
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When no longer needed, "Queue" objects can be wound down until empty
or terminated immediately with a hard shutdown.

Queue.shutdown(immediate=False)

   Put a "Queue" instance into a shutdown mode.

   The queue can no longer grow. Future calls to "put()" raise
   "ShutDown". Currently blocked callers of "put()" will be unblocked
   and will raise "ShutDown" in the formerly blocked thread.

   If *immediate* is false (the default), the queue can be wound down
   normally with "get()" calls to extract tasks that have already been
   loaded.

   And if "task_done()" is called for each remaining task, a pending
   "join()" will be unblocked normally.

   Once the queue is empty, future calls to "get()" will raise
   "ShutDown".

   If *immediate* is true, the queue is terminated immediately. The
   queue is drained to be completely empty and the count of unfinished
   tasks is reduced by the number of tasks drained. If unfinished
   tasks is zero, callers of "join()" are unblocked.  Also, blocked
   callers of "get()" are unblocked and will raise "ShutDown" because
   the queue is empty.

   Use caution when using "join()" with *immediate* set to true. This
   unblocks the join even when no work has been done on the tasks,
   violating the usual invariant for joining a queue.

   在 3.13 版被加入.


SimpleQueue 物件
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"SimpleQueue" 物件提供下面描述的公用 method。

SimpleQueue.qsize()

   傳回佇列的近似大小。注意，qsize() > 0 並不能保證後續的 get() 不會阻
   塞。

SimpleQueue.empty()

   如果佇列為空，則回傳 "True"，否則回傳 "False"。如果 empty() 回傳
   "False"，則不保證後續呼叫 get() 不會阻塞。

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

   將 *item* 放入佇列中。此 method 從不阻塞，並且都會成功（除了潛在的
   低階錯誤，像是分配記憶體失敗）。可選的 args *block* 和 *timeout* 會
   被忽略，它們僅是為了與 "Queue.put()" 相容才存在。

   此 method 有一個可重入 (reentrant) 的 C 實作。意思就是，一個
   "put()" 或 "get()" 呼叫，可以被同一執行緒中的另一個 "put()" 呼叫中
   斷，而不會造成死鎖 (deadlock) 或損壞佇列中的內部狀態。這使得它適合
   在解構子 (destructor) 中使用，像是 "__del__" method 或 "weakref" 回
   呼函式 (callback)。

SimpleQueue.put_nowait(item)

   等效於 "put(item, block=False)"，用於與 "Queue.put_nowait()" 相容。

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

   從佇列中移除並回傳一個項目。如果可選的 args *block* 為 true，且
   *timeout* 為 "None"（預設值），則在必要時阻塞，直到有可用的項目。如
   果 *timeout* 是正數，則最多會阻塞 *timeout* 秒，如果該時間內沒有可
   用的項目，則會引發 "Empty" 例外。否則（*block* 為 false），如果立即
   可用，則回傳一個項目，否則引發 "Empty" 例外（在這種情況下，
   *timeout* 將被忽略）。

SimpleQueue.get_nowait()

   等效於 "get(False)"。

也參考:

  Class "multiprocessing.Queue"
     用於多行程處理 (multi-processing)（而非多執行緒）情境 (context)
     的佇列 class。

  "collections.deque" 是無界佇列的替代實作，有快速且具原子性 (atomic)
  的 "append()" 和 "popleft()" 操作，這些操作不需要鎖定，並且還支持索
  引。
