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Pythonasyncio实现带优先级队列方法

时间:2026-01-18 20:02:07 411浏览 收藏

你在学习文章相关的知识吗?本文《asyncio.Queue 实现带优先级的队列(PriorityQueue)可以通过自定义队列类来实现,利用 Python 的 heapq 模块来管理优先级。以下是一个简单的实现示例:import asyncio import heapq class PriorityQueue(asyncio.Queue): def __init__(self, maxsize=0): super().__init__(maxsize) self._heap = [] def put(self, item, priority=0): # 将元素和优先级一起放入堆中 heapq.heappush(self._heap, (priority, item)) self._not_empty.notify() async def get(self): # 从堆中获取优先级最高的元素 while not self._heap: await self._not_empty.wait() priority, item = heapq.heappop(self._heap) return item def qsize(self): return len(self._heap) def empty(self): return len(self._heap) == 0使用示例 async def producer(queue): for i in range(5): # 以不同优先级添加任务 queue.put(f"Task {i}", priority=i) await asyncio.sleep(1) async def consumer(queue): while True: task = await queue.get() print(f"Processing: {task}") if task == "Task 4": break》,主要介绍的内容就涉及到,如果你想提升自己的开发能力,就不要错过这篇文章,大家要知道编程理论基础和实战操作都是不可或缺的哦!

推荐直接使用 asyncio.PriorityQueue 实现优先级队列,它是标准库中线程安全、协程友好的内置类,基于 heapq 自动排序,支持 await,优先级数值越小越先执行;避免手动维护排序。

asyncio.Queue 如何实现带优先级的队列(PriorityQueue)

asyncio.Queue 本身不支持优先级,但可以通过组合 asyncio.PriorityQueue(它已内置)或用 asyncio.Queue + 自定义优先级逻辑来实现。最直接、推荐的方式是直接使用 asyncio.PriorityQueue —— 它是标准库中专为异步场景设计的线程安全、协程友好的优先级队列。

✅ 使用 asyncio.PriorityQueue(最简单可靠)

asyncio.PriorityQueueasyncio.Queue 的子类,内部基于 heapq 实现,支持按优先级(数值越小优先级越高)自动排序。所有方法(put()get()qsize() 等)与 Queue 一致,且天然支持 await。

  • 入队时传入一个可比较的优先级项,通常为元组:(priority, item)
  • 优先级可以是整数、浮点数,甚至自定义对象(只要支持 < 比较)
  • 多个协程并发 get() 时,仍能保证每次取出当前最高优先级(最小 priority 值)的元素

示例:

import asyncio
<p>async def main():
pq = asyncio.PriorityQueue()</p><pre class="brush:python;toolbar:false;"># 先入低优先级(3),再入高优先级(1),最后入中等(2)
await pq.put((3, "task_c"))
await pq.put((1, "task_a"))  # 最先被 get
await pq.put((2, "task_b"))

print(await pq.get())  # (1, 'task_a')
print(await pq.get())  # (2, 'task_b')
print(await pq.get())  # (3, 'task_c')

asyncio.run(main())

⚠️ 不要用 asyncio.Queue + sorted() 手动维护(不推荐)

有人尝试用普通 asyncio.Queue 存储元组,再每次 get() 后手动排序剩余元素——这不仅破坏了队列的原子性,还无法保证并发安全,且 Queue 内部结构不可直接访问或修改。切勿这样做。

? 如需更灵活的优先级逻辑(如动态权重、多级策略)

可封装一个包装类,内部用 asyncio.PriorityQueue,但把 put() 的优先级计算逻辑隐藏起来:

  • 例如:根据任务类型、超时时间、用户等级动态生成 priority 值
  • 确保 priority 值始终可比较、稳定(相同逻辑下相同输入产生相同 priority)
  • 避免在 priority 中嵌入不可比较对象(如未实现 __lt__ 的类实例)

示例(按截止时间优先):

import asyncio
from datetime import datetime
<p>class DeadlinePriorityQueue:
def <strong>init</strong>(self):
self._pq = asyncio.PriorityQueue()</p><pre class="brush:python;toolbar:false;">async def put(self, item, deadline: datetime):
    # 越早截止,priority 越小 → 越先执行
    priority = deadline.timestamp()
    await self._pq.put((priority, item))

async def get(self):
    _, item = await self._pq.get()
    return item

使用

async def demo(): q = DeadlinePriorityQueue() await q.put("urgent", datetime(2024, 1, 1, 10, 0)) await q.put("later", datetime(2024, 1, 1, 12, 0)) print(await q.get()) # "urgent"

? 注意事项

  • asyncio.PriorityQueue 在 Python 3.7+ 中可用;3.6 及更早版本需自行实现或升级
  • 不要混用 put_nowait() / get_nowait() —— 它们不支持优先级调度,会绕过 heapq 排序逻辑,导致行为异常
  • 如果需要“取消某个待处理任务”,PriorityQueue 不提供 remove 接口,常见做法是加个“取消标记”字段,在 get() 后检查并跳过已失效项

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