源码解密 Python 的 Event

简介: 源码解密 Python 的 Event

之前我们介绍了锁、信号量以及队列,那么本次来说一说事件(Event),它负责多任务之间的同步。

Event 对象内部维护了一个标志,初始时为 False,如果调用 event.set(),可以将它设置为 True, 调用 event.clear() 可以重置为 False。

然后 Event 对象还有一个 wait() 方法,如果内部的标志为 False,那么调用该方法会阻塞。而当标志被设置为 True(通过 set 方法)时,所有任务会解除阻塞并继续执行。

因此 Event 对象(事件)常用于多任务之间的协调和同步,例如一个任务在等待某个事件发生,而另一个任务在发生时将标志设置为 True,以此来通知正在等待的任务。

下面来实际看一下 Event 对象,另外 Event 有协程 Event 和线程 Event,我们分别介绍。


协程 Event



协程 Event 由 asyncio 模块提供。

import asyncio
from asyncio import Event
async def task(event: Event):
    # 如果 event 内部的标志位是 False,会陷入阻塞
    print(f"陷入阻塞,因为标志位 = {event.is_set()}")
    await event.wait()
    print(f"解除阻塞,因为标志位 = {event.is_set()}")
async def main():
    event = Event()
    # 任务开始执行
    asyncio.create_task(task(event))
    await asyncio.sleep(3)
    # task 内部的 event.wait() 会陷入阻塞
    # 3 秒将标志设置为 True
    print("将 event 内部的标志位设置为 True")
    event.set()
asyncio.run(main())
"""
陷入阻塞,因为标志位 = False
将 event 内部的标志位设置为 True
解除阻塞,因为标志位 = True
"""

非常简单,当调用 event.wait() 时,如果标志是 True,那么相当于绿灯,直接通过;如果标志是 False,那么相当于红灯,需要等待。

默认情况下是红灯,通过 event.set() 可以设置为绿灯,也可以通过 event.clear() 重置为红灯。调用 is_set() 方法可以判断当前是红灯还是绿灯,True 为绿灯,False 为红灯。

然后再来看看它的源码实现:、

“”】
f3a3a9d1dd3c3720846097d8c4cb5b97.png


当标志位是 False,协程调用 wait 方法会陷入阻塞,那么阻塞要如何实现呢?没错,还是要通过 Future 对象。所以 Future 对象和 asyncio 的实现紧密相关,协程里面的阻塞等待都是基于 Future 实现的。

而 _waiters 负责保存协程内部创建的 Future 对象,_value 则表示标志位。至于 _loop 则用于指定事件循环,这个参数已经废弃了。

5305769909335d277321ed978a104639.png

is_set() 方法用于查看标志位,clear() 方法用于将标志位设置为 False,比较简单。

然后是 wait() 方法,如果调用时发现标志位是 True,那么说明是绿灯,直接通过。否则说明是红灯,于是创建一个 Future 对象,并添加到 _waiters 中,然后 await 它,从而陷入阻塞。

最后是 set() 方法,如果标志位是 False,将其设置为 True。然后将 _waiters 里面的 future 依次弹出,设置结果集,让 await fut 的协程解除阻塞。

整个过程没有任何难度,非常简单。


线程 Event



线程 Event 也很简单,它是由 threading 模块提供的。

import time
import threading
from threading import Event
def task():
    # 如果 event 内部的标志位是 False,会陷入阻塞
    print(f"陷入阻塞,因为标志位 = {event.is_set()}")
    event.wait()
    print(f"解除阻塞,因为标志位 = {event.is_set()}")
def main():
    time.sleep(3)
    print("将 event 内部的标志位设置为 True")
    event.set()
event = Event()
t1 = threading.Thread(target=task)
t2 = threading.Thread(target=main)
t1.start()
t2.start()
"""
陷入阻塞,因为标志位 = False
将 event 内部的标志位设置为 True
解除阻塞,因为标志位 = True
"""

用法和协程 Event 几乎没什么区别,然后看一下它的内部实现。

class Event:
    def __init__(self):
        # 条件对象,所以事件对象其实是基于条件对象的一个封装
        self._cond = Condition(Lock())
        # 标志位,初始为 False
        self._flag = False
    def is_set(self):
        # 标志位是否被设置
        return self._flag
    isSet = is_set
    def set(self):
        # 修改共享变量时需要加锁保护
        with self._cond:
            # 设置标志位,并唤醒所有阻塞线程
            self._flag = True
            self._cond.notify_all()
    def clear(self):
        # 将标志位设置为 False
        with self._cond:
            self._flag = False
    def wait(self, timeout=None):
        # 阻塞等待,但支持超时时间
        with self._cond:
            signaled = self._flag
            if not signaled:
                signaled = self._cond.wait(timeout)
            return signaled

非常简单,Event 内部是基于 Condition 实现的,关于条件变量,我们后续再详细介绍。


小结



以上我们就聊了聊 Event 的实现原理,因为操作系统感知不到协程,所以协程 Event 基于 Future 对象实现。而线程 Event 则基于条件变量,关于条件变量,我们以后再详细展开。

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