用python实现以下功能创建有界缓冲池,可以设置缓冲池大小。 创建生产者和消费者线程,它们共享同一个缓冲池。 生产者线程可以向缓冲池中放入消息(数据),只要缓冲池未满。 消费者线程可以从缓冲池中取出消息(数据),只要缓冲池未空。 当缓冲池已满时,生产者线程应该等待,直到有空闲空间。 当缓冲池已空时,消费者线程应该等待,直到有可用数据。 程序应该能够显示缓冲池状态,包括当前缓冲池中的消息数量和空闲空间数量。 程序应该能够让用户手动停止生产者和消费者线程,以便测试程序的正确性。 程序应该能够正确处理线程的同步和互斥问题,避免出现死锁和竞态条件等问题。 程序应该能够处理异常情况,如线程被中断或者缓冲池已满但生产者仍然试图放入消息等情况。
时间: 2024-02-11 17:08:27 浏览: 76
python实现线程池并可自动拓展和减小线程数(csdn)————程序.pdf
好的,我可以为您提供一个Python实现的有界缓冲池,满足您的需求。代码如下所示:
```python
import threading
import queue
import time
class BoundedBuffer:
def __init__(self, maxsize):
self.maxsize = maxsize
self.buffer = queue.Queue(maxsize)
self.mutex = threading.Lock()
self.empty = threading.Condition(self.mutex)
self.full = threading.Condition(self.mutex)
def put(self, item):
with self.full:
while self.buffer.full():
self.full.wait()
self.buffer.put(item)
self.empty.notify()
def get(self):
with self.empty:
while self.buffer.empty():
self.empty.wait()
item = self.buffer.get()
self.full.notify()
return item
def get_buffer_info(self):
with self.mutex:
return {'size': self.buffer.qsize(), 'maxsize': self.maxsize}
class Producer(threading.Thread):
def __init__(self, buffer):
threading.Thread.__init__(self)
self.buffer = buffer
self.stop_event = threading.Event()
def run(self):
while not self.stop_event.is_set():
item = time.time() # 生产一个元素
self.buffer.put(item)
print(f'生产者 {self.name} 生产了一个元素 {item}')
time.sleep(1)
def stop(self):
self.stop_event.set()
class Consumer(threading.Thread):
def __init__(self, buffer):
threading.Thread.__init__(self)
self.buffer = buffer
self.stop_event = threading.Event()
def run(self):
while not self.stop_event.is_set():
item = self.buffer.get()
print(f'消费者 {self.name} 消费了一个元素 {item}')
time.sleep(1)
def stop(self):
self.stop_event.set()
if __name__ == '__main__':
buffer = BoundedBuffer(5)
producers = [Producer(buffer) for i in range(2)]
consumers = [Consumer(buffer) for i in range(3)]
for p in producers:
p.start()
for c in consumers:
c.start()
while True:
try:
time.sleep(5)
print(f'缓冲池状态: {buffer.get_buffer_info()}')
except KeyboardInterrupt:
print('停止生产者和消费者线程...')
for p in producers:
p.stop()
for c in consumers:
c.stop()
break
```
在上面的代码中,我们首先定义了一个 `BoundedBuffer` 类,这个类封装了一个有界缓冲池,并提供了 `put` 和 `get` 方法,用于往缓冲池中放入和取出元素。缓冲池的实现使用了 Python 的 `queue.Queue` 类,这个类本身就是线程安全的,所以不需要再使用锁进行同步。
在 `BoundedBuffer` 类中,我们使用了三个锁:`mutex`、`empty` 和 `full`。其中,`mutex` 是用于保护缓冲池的数据结构,`empty` 和 `full` 分别是用于控制消费者和生产者的等待条件。当缓冲池为空时,消费者会等待 `empty` 条件变量,当缓冲池为满时,生产者会等待 `full` 条件变量。
然后,我们定义了 `Producer` 和 `Consumer` 两个类,分别表示生产者和消费者线程。这两个类都继承自 `threading.Thread` 类,并实现了 `run` 方法。在 `run` 方法中,生产者会不断地向缓冲池中放入元素,而消费者会不断地从缓冲池中取出元素。这里我们使用了一个 `stop_event` 变量,用于控制线程的停止。
最后,在主程序中,我们创建了两个生产者和三个消费者线程,并启动它们。同时,我们也启动了一个循环,每隔一段时间就打印出缓冲池的状态。当用户按下 Ctrl+C 时,程序会捕捉到 `KeyboardInterrupt` 异常,然后停止生产者和消费者线程,退出程序。
综上所述,这个程序实现了有界缓冲池的基本功能,包括线程的同步和互斥、异常处理、状态显示等。您可以根据需要进行修改和扩展。
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