# 队列集

源代码: Lib/asyncio/queues.py

asyncio 队列被设计成与 `queue` 模块类似。尽管 asyncio队列不是线程安全的，但是他们是被设计专用于 async/await 代码。

注意asyncio 的队列没有 timeout 形参；请使用 `asyncio.wait_for()` 函数为队列添加超时操作。

参见下面的 Examples 部分。

## Queue

class asyncio.Queue(maxsize=0)

  先进，先出（FIFO）队列

  如果 maxsize 小于等于零，则队列尺寸是无限的。如果是大于 `0` 的整数，则当队列达到 maxsize 时， `await put()` 将阻塞至某个元素被 `get()` 取出。

  不像标准库中的并发型 `queue` ，队列的尺寸一直是已知的，可以通过调用 `qsize()` 方法返回。

  在 3.10 版本发生变更: 移除了 loop 形参。

  这个类不是线程安全的（not thread safe）。

  maxsize

    队列中可存放的元素数量。

  empty()

    如果队列为空返回 `True` ，否则返回 `False` 。

  full()

    如果有 `maxsize` 个条目在队列中，则返回 `True` 。

    如果队列用 `maxsize=0` (默认值) 初始化，则 `full()` 永远不会返回 `True`。

  async get()

    从队列中删除并返回一个元素。如果队列为空，则等待，直到队列中有元素。

    如果队列已被关闭并且为空，或者如果队列已被立即关闭则会引发 `QueueShutDown`。

  get_nowait()

    立即返回一个队列中的元素，如果队列内有值，否则引发异常 `QueueEmpty` 。

  async join()

    阻塞至队列中所有的元素都被接收和处理完毕。

    当条目添加到队列的时候，未完成任务的计数就会增加。每当消费协程调用 `task_done()` 表示这个条目已经被回收，该条目所有工作已经完成，未完成计数就会减少。当未完成计数降到零的时候， `join()` 阻塞被解除。

  async put(item)

    添加一个元素进队列。如果队列满了，在添加元素之前，会一直等待空闲插槽可用。

    如果队列已被关闭则会引发 `QueueShutDown`。

  put_nowait(item)

    不阻塞的放一个元素入队列。

    如果没有立即可用的空闲槽，引发 `QueueFull` 异常。

  qsize()

    返回队列用的元素数量。

  shutdown(immediate=False)

    Put a `Queue` instance into a shutdown mode.

    The queue can no longer grow. Future calls to `put()` raise `QueueShutDown`. Currently blocked callers of `put()` will be unblocked and will raise `QueueShutDown` 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 `QueueShutDown`.

    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 `QueueShutDown` 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.

    Added in version 3.13.

  task_done()

    表明之前加入队列的工作条目已经完成。

    由队列的消费者使用。 对于每个被用于获取工作条目的 `get()`，将有一个对 `task_done()` 的后续调用来告诉队列工作条目的操作已完成。

    如果 `join()` 当前正在阻塞，在所有条目都被处理后，将解除阻塞(意味着每个 `put()` 进队列的条目的 `task_done()` 都被收到)。

    如果被调用的次数多于放入队列中的项目数量，将引发 `ValueError` 。

## 优先级队列

class asyncio.PriorityQueue

  `Queue` 的变体；按优先级顺序取出条目 (最小的先取出)。

  条目通常是 `(priority_number, data)` 形式的元组。

## 后进先出队列

class asyncio.LifoQueue

  `Queue` 的变体，先取出最近添加的条目（后进，先出）。

## 异常

exception asyncio.QueueEmpty

  当队列为空的时候，调用 `get_nowait()` 方法而引发这个异常。

exception asyncio.QueueFull

  当队列中条目数量已经达到它的 maxsize 的时候，调用 `put_nowait()` 方法而引发的异常。

exception asyncio.QueueShutDown

  当在已被关闭的列队上调用 `put()` 或 `get()` 时引发的异常。

  Added in version 3.13.

## 例子

队列能被用于多个的并发任务的工作量分配：

    import asyncio
    import random
    import time

    async def worker(name, queue):
        while True:
            # 从队列获取一个“工作项”。
            sleep_for = await queue.get()

            # 休眠 "sleep_for" 秒。
            await asyncio.sleep(sleep_for)

            # 通知队列“工作项”已被处理。
            queue.task_done()

            print(f'{name} has slept for {sleep_for:.2f} seconds')

    async def main():
        # 创建一个用于存储我们的“工作项”的队列。
        queue = asyncio.Queue()

        # 生成随机时段并将它们放入队列。
        total_sleep_time = 0
        for _ in range(20):
            sleep_for = random.uniform(0.05, 1.0)
            total_sleep_time += sleep_for
            queue.put_nowait(sleep_for)

        # 创建三个工作任务来并发地处理队列。
        tasks = []
        for i in range(3):
            task = asyncio.create_task(worker(f'worker-{i}', queue))
            tasks.append(task)

        # 等待直到队列处理完毕。
        started_at = time.monotonic()
        await queue.join()
        total_slept_for = time.monotonic() - started_at

        # 取消我们的工作任务。
        for task in tasks:
            task.cancel()
        # 等待直到所有工作任务都被取消。
        await asyncio.gather(*tasks, return_exceptions=True)

        print('====')
        print(f'3 workers slept in parallel for {total_slept_for:.2f} seconds')
        print(f'total expected sleep time: {total_sleep_time:.2f} seconds')

    asyncio.run(main())