获取Python队列的索引访问的最佳方法，线程安全

Question

我有一个队列（来自Queue模块），我想要对它进行索引访问（例如，在不从队列中删除该项的情况下请求第4个项目）。

我看到队列内部使用了deque，并且deque有索引访问，但问题是如何在不（1）搞乱队列或（2）破坏线程安全性的情况下使用deque。

- Ram Rachum

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你为什么使用队列而不是按顺序入队和出队？这只是线程之间共享的对象吗？ - S.Lott

队列中有按顺序排列的入列和出列元素。 "按顺序"的意思是，它们很少被访问，除了在末尾添加和从另一端弹出之外。 为什么要打破“排队”的默认假设呢？ - S.Lott

@S.Lott，在 Queue.Queue 中的队列调度策略是设计为可通过子类化进行自定义的 - 这就是 self.mutex，self.queue 等具有公共名称的原因：恰好是为了指示它们允许高级应用程序（仔细地; - ）自定义行为（如果 Queue 只是一个黑盒，它会为其内部使用不同的命名方案）。 - Alex Martelli

@S.Lott：我主要将队列用作队列（即FIFO），但在某些情况下，我想像列表一样访问它。您认为我应该做些其他的事情吗？ - Ram Rachum

@cool-RR：如果大部分是FIFO，那么队列是很好的选择。问题（以及您的评论）非常令人困惑。非顺序（即非FIFO）队列不是一个合适的队列。但是，如果它大多数情况下是按顺序访问的（即FIFO），那么它就是一个合适的队列（也许具有带外或前瞻功能）。 - S.Lott

Answer 1

import Queue

class IndexableQueue(Queue):
  def __getitem__(self, index):
    with self.mutex:
      return self.queue[index]

当然，在索引成功或引发IndexError时释放互斥锁非常关键，我正在使用with语句来实现这一点。在旧版Python中，会使用try/finally语句来达到相同的效果。

- Alex Martelli

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太干净了...我现在正在用Java处理线程，但并不好玩。 - Bite code

很棒的答案。不幸的是，没有任何文档说明队列适合（甚至是意味着，正如你所说）用子类访问其内部成员。它们被“公开”是唯一的线索。即使在Queue.py模块的源代码中也没有明确说明，这很遗憾。我认为，你在这个答案中的代码片段应该成为标准库文档中Queue的一个例子。 - Eli Bendersky

@eliben，你说得对，Queue.py的内部文档（一直以来）都非常低效，但至少现在有所改善...例如，在我们记录其可子类化性（第2版Cookbook中的9.3配方）时，文档中也没有提到，现在至少提供了几个有用的子类...;-) - Alex Martelli

@Alex Martelli：我注意到这个mutex是一个Lock，而不是RLock。你认为这样做有好的理由吗？如果它是一个RLock，我可以确保在我访问它的整个会话期间没有人触碰队列。你怎么看？ - Ram Rachum

@cool-RR，问题在于 Queue 中的锁定比较复杂 —— 它基于互斥锁（mutex）有一些条件。因此，在持有 mutex 的同时调用不同的队列方法非常危险，即使是 RLock 也可能发生死锁！为什么不只是将 self.queue 复制到您自己的本地变量中（同时持有 mutex），然后释放 mutex 并访问您的本地副本呢？（我强烈建议您除了“神圣”的方法以外不要以任何方式改变 self.queue，否则您还需要信号正确的条件等等 —— 噩梦！） - Alex Martelli