Python多线程数据共享：使用队列实现高效的数据分发-Python教程-PHP中文网

Python多线程数据共享：使用队列实现高效的数据分发

DDD

发布： 2025-08-13 20:48:01

原创

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python多线程数据共享：使用队列实现高效的数据分发

本文旨在解决Python多线程环境下数据共享的问题，特别是当多个线程需要实时处理同一份数据时。通过使用队列（Queue）作为数据传递的桥梁，实现数据生产者（例如UDP数据接收线程）向多个数据消费者（例如数据处理线程）高效、安全地分发数据，避免了全局变量的线程安全问题，以及单个队列数据被单一线程消费的问题。

在Python多线程编程中，多个线程之间共享数据是一个常见的需求。然而，直接使用全局变量可能导致线程安全问题，而单个队列只能被一个消费者消费。本文将介绍一种使用多个队列解决多线程数据共享问题的方法，尤其适用于需要实时处理数据的场景。核心思想是为每个消费者线程创建一个独立的队列，生产者线程将数据复制到每个队列中，从而保证每个消费者都能独立地处理数据。

解决方案：为每个消费者创建独立的队列

该方案的核心是为每一个消费者线程创建一个独立的Queue对象。生产者线程将接收到的数据复制到每一个队列中，这样每个消费者线程都可以从自己的队列中读取数据，而不会互相干扰。

示例代码：

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import threading
import time
from queue import Queue


def publisher(consumers):
    """
    生产者线程，将数据放入每个消费者的队列中。
    """
    for x in range(10):
        value = 2 ** x
        for consumer in consumers:
            consumer.put(value)
        time.sleep(0.1)
    # 发送 None 作为哨兵值，通知消费者线程结束
    for consumer in consumers:
        consumer.put(None)


def consumer(name, queue):
    """
    消费者线程，从自己的队列中获取数据并处理。
    """
    while True:
        value = queue.get()
        if value is None:
            print(f"{name} will quit now")
            break
        print(f"{name}: Got {value}")


def main():
    """
    主函数，创建并启动生产者和消费者线程。
    """
    consumer_threads = []
    consumer_queues = []
    # 创建多个消费者线程和队列
    for x in range(3):
        queue = Queue()
        consumer_queues.append(queue)
        thread = threading.Thread(target=consumer, args=(f"Consumer {x}", queue))
        thread.start()
        consumer_threads.append(thread)
    # 创建并启动生产者线程
    publisher_thread = threading.Thread(target=publisher, args=(consumer_queues,))
    publisher_thread.start()
    publisher_thread.join()  # 等待生产者线程结束
    # 等待所有消费者线程结束
    for thread in consumer_threads:
        thread.join()


if __name__ == "__main__":
    main()

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代码解释：

publisher(consumers) 函数: 模拟生产者，负责生成数据并将其放入每个消费者线程对应的队列中。循环生成数据，并将数据逐个放入每个consumer队列。为了优雅地关闭消费者线程，在数据发送完毕后，向每个队列发送一个None值作为结束的信号（哨兵值）。

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consumer(name, queue) 函数: 模拟消费者，负责从自己的队列中获取数据并进行处理。在一个无限循环中，不断从队列中获取数据。当从队列中获取到None值时，表示生产者已经发送完毕所有数据，消费者线程退出循环。
main() 函数: 创建多个消费者线程和对应的队列，然后创建并启动生产者线程。使用 thread.join() 确保生产者线程和消费者线程都执行完毕。