python从写定时器学习Thread

python从写定时器学习Thread

目录

• python从写定时器学习Thread
  • Timer 对象
  • 粗陋的循环定时器
  • 更 pythonic 循环定时器
  • FAQ

python 如何写一个定时器，循环定时做某一操作呢？

Timer 对象

from threading import Timer
def hello():
    print "hello, world" 

t = Timer(10.0, hello)
t.start()

10秒后输出：

hello, world

重点研究 t = Timer(10.0, hello) 这句代码，python 提供了一个Timer 对象，它会在指定的时间后执行某一操作；它的完整形式：

class threading.Timer(interval, function, args=[], kwargs={})

interval 是时间间隔，function 是可调用的对象，args 和 kwargs 会作为 function 的参数。

注意：这里只会执行一次 function，而不会一直定时执行，且 Timer 在执行操作的时候会创建一个新的线程。

Timer 在 python2 和 python3 有点区别：

# python2.7
def Timer(*args, **kwargs):
    return _Timer(*args, **kwargs)
# python3.7
class Timer(Thread):
    pass

在 python3，Timer 是 Thread 的子类；在 python2，_Timer 是 Thread 的子类，而 Timer 只是 _Timer 类的工厂方法。

上面的代码只会打印一次 hello, world 后退出，那么如何循环间隔打印呢？

粗陋的循环定时器

一种方法是在 function 里继续注册一个 Timer，这样就可以在下一个 interval 继续执行 function；

from threading import Timer
def hello():
    print "hello, world"
    Timer(10.0, hello) .start()

t = Timer(10.0, hello)
t.start()

每隔 10 秒输出一个 hello, world。

达到效果了，但是这里面好像有点问题。回到 Timer 本身，它是一个 thread，每次循环间隔操作，系统都要创建一个线程，然后再回收，这对系统来说开销很大。如果时间间隔 interval 很短，系统会一下子创建很多线程，这些线程很难快速回收，导致系统内存和cpu资源被消耗掉。

所以不提倡在 function 里继续注册一个 Timer。

更 pythonic 循环定时器

这里有更 pythonic 的方法：

from threading import _Timer
def hello():
     print "hello, world"
class RepeatingTimer(_Timer):
    def run(self):
        while not self.finished.is_set():
            self.function(*self.args, **self.kwargs)
            self.finished.wait(self.interval)
t = RepeatingTimer(10.0, hello)
t.start()

重点研究 RepeatingTimer 类，它继承了 threading._Timer，但是重写了父类的 run 方法。这是 Python2 的写法，python3 中 RepeatingTimer 应该继承 threading.Timer。

为什么要重写 Thread 的 run 方法？

_Timer 是一个 Thread 子类，我们先看看 Thread 类的 run 用法。

from threading import Thread
def hello():
     print "hello, world"
# 继承 Thread
class MyThread(Thread):
    # 把要执行的代码写到run函数里面 线程在创建后会直接运行run函数
    def run(self):
        hello()
t = MyThread()
t.start()

Thread 对象的完整定义：

class threading.Thread(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={})

其中 run 方法代码：

class Thread(_Verbose):
    def run(self):
        try:
            if self.__target:
                self.__target(*self.__args, **self.__kwargs)
        finally:
            # Avoid a refcycle if the thread is running a function with
            # an argument that has a member that points to the thread.
            del self.__target, self.__args, self.__kwargs

标准的 run 方法用于执行用户传入构造函数的 target 方法。 子类可以重写 run 方法，把要执行的代码写到 run 里面，线程在创建后，用户调用 start() 方法会运行 run() 方法。

所以 RepeatingTimer 重写 _Timer 的 run() 方法，可以改变线程的执行体，当我们调用 RepeatingTimer 的 start() 方法时会执行我们重写的 run() 方法。

再看看 RepeatingTimer 类中的 while not self.finished.is_set() 语句，self.finished.is_set() 直到 True 才会退出循环，定时器才结束。finished 是 threading.Event 对象。一个 Event 对象管理着一个 flag 标志，它能被 set() 方法设置为 True，也能被 clear() 方法设置为 False，调用 wait([timeout]) 线程会一直 sleep 到 flag 为 True 或超时时间到达。

我们知道定时器有一个 cancel() 方法可以提前取消操作。它其实是调用 Event.clear() 方法提前让 wait 方法结束等待，并且判断在 flag 为 true 的情况下不执行定时器操作。具体的代码：

class _Timer(Thread):
    """Call a function after a specified number of seconds:
            t = Timer(30.0, f, args=[], kwargs={})
            t.start()
            t.cancel() # stop the timer's action if it's still waiting
    """

    def __init__(self, interval, function, args=[], kwargs={}):
        Thread.__init__(self)
        self.interval = interval
        self.function = function
        self.args = args
        self.kwargs = kwargs
        self.finished = Event()

    def cancel(self):
        """Stop the timer if it hasn't finished yet"""
        self.finished.set()

    def run(self):
        self.finished.wait(self.interval)
        if not self.finished.is_set():
            self.function(*self.args, **self.kwargs)
        self.finished.set()

所以 RepeatingTimer 的 run 方法会一直执行 while 循环体，在循环体了会执行用户传入的 function 对象，并等待指定的时间。当用户想退出定时器时，只需要调用 cancel 方法，将 flag 置为 True 便不会继续执行循环体了。这样便完成了一个还不错的循环定时器。

FAQ

1. 准确定时问题

A：

self.function(*self.args, **self.kwargs)
self.finished.wait(self.interval)

有一个疑问，如果function方法是一个很耗时的过程，那么其实并没有实现准确的定时。比如function完成需要2s，interval设置10s，实际的定时间隔是2+10=12s。

Q：

分场景看吧，我们先把定时执行的过程简称为周期性事件。

1. 如果周期事件没有执行完，就不执行下一个周期事件，那么上面的方法是推荐的；耗时如果比较长，比如 redis 的 serverCron 函数，就把持久化操作放在子进程去完成；
2. 如果需要准确的定时，可以退化为 timer 里定义 timer 的方法，用多个 Thread 去执行；定时比较短的情况，此方法不推荐，会产生很多等待的 Thread，创建和回收都很耗资源，此时可以维护一个线程池避免这个问题