前言
在這個多元的信息化時代，一個頗具規模的互聯網公司，運營的系統可能每天需要處理海量的數據。當系統的處理速度達不到數據產生的速度的時候，就需要考慮一下異步通信的手段了。因為有可能就是一段同步調用的代碼，在數據量上漲的時候，導致系統的崩潰。所以需要採用異步調用的方式，將海量的數據先暫時放到消息隊列中，等待關聯的程序逐步消費調用。所以本文將介紹一下異步調用的常用技術之消息隊列
注：本文的消息隊列針對於python語言自帶的Queue模塊
<code>知識拓展： 在一線互聯網的公司面試中，經常會問到消息隊列的使用場景。場景其實有很多，但是常用的一般總結為： 解耦，異步，削峰/<code>
圖1
接下來從以下三個方面介紹一下python的Queue模塊
- Queue模塊的基本使用
- Queue模塊的源碼分析
- 對於Queue模塊的總結和思考
Queue模塊的基本使用
Queue是一個隊列，所以是先進先出的結構，一般可用於進程之間的通信。舉一個經典的例子，消費者生產者模式的例子
圖2
上圖兩個函數分別對應生產者和消費者功能，producer生產10個數字放到隊列中，消費者從隊列中依次將數字取出來
圖3
對於Queue類，內置的類方法有put()方法，功能是將生產的元素放到隊列中。get()方法是將隊列中的數據取出來。還有兩個類方法起到函數功能的輔助作用，empty()用來檢測隊列是否為空，隊列中是否還有元素，full()方法用來告訴程序隊列是否已經放滿，無法再繼續填充元素，一般用於設置了隊列大小的情況下，默認隊列是無限大的。qsize()返回目前隊列中元素的數量
圖4
Queue模塊的源碼分析
接下來我們一塊看下Queue類的源碼
圖5
首先init方法初始化了線程的條件變量，需要notify才可以喚醒線程繼續執行，從這裡也可以解釋為什麼python的Queue是線程安全的，因為每個線程相當於加鎖了，所以是線程安全的
圖6
上圖就是隊列的put()方法，我們如果不指定隊列的大小那麼就會調用self._put()方法將數據放到隊列中，同時還有一個標識self.unfinished_tasks，用來表明還有多少元素放到隊列後沒有被消費。並且調用self.not_empty.notify()喚醒get()方法去隊列中獲取元素消費。如果設置了隊列的大小和超時時間的話，那麼當元素數量等於隊列的容量的時候，就會raise Full這個錯誤，同理超時也是一樣的
圖7
put()方法向隊列輸入數據之後，會喚醒get()方法來消費，首先get方法會先調用self._qsize()來判斷當前隊列中是否還有數據可以消費，如果沒有，那麼就wait()，直到put方法又生產了新的數據
圖8
從圖8我們可以瞭解到，Queue消息隊列本質上用的deque這個數據結構，因為隊列需要先進先出，而deque通過append之後，可以popleft將最早的元素彈出來，符合隊列的規則。而empty()方法和full()方法本質上就是獲取deque的長度
對於Queue模塊的總結和思考
我們這篇文章主要分析了Queue這個類的使用場景和源碼實現，一般對於python編程而言，通過Queue這個隊列將兩個進程或者線程之間聯繫了起來，並且是線程安全的，使用非常的方便。大家還能想起來隊列的主要使用場景有哪些嗎，沒有印象的話可以到文章開頭再看一下，對於生產者消費者模式其實本質上就是異步通信的使用場景。那麼解耦和削峰的使用場景大家可以思考一下，削峰的目的其實是負載均衡，使流量的產生比較均勻，具體怎麼使用，還有哪些其他的使用場景，歡迎大家留言討論
以上就是作者的一些分析和看法，歡迎大家關注桓藝恆，多多留言討論哈
