如何使用 matplotlib 和 pyplot 正确实现 QThread

Question

我了解已发布的一两个其他问题相关但不完全符合我的需要。我正在构建这个通过单击按钮激活模块的 gui。这个通过按下按钮激活的 Python 模块从多个 pandas 数据帧生成热图并保存这些图像，然后使用 pandas ExcelWriter 将其保存到 xlsx 中。

我尝试实现 QThread，因为其他 stackoverflow 示例尝试解释类似问题，但我继续收到此错误："It is not safe to use pixmaps outside the GUI thread"。我知道从技术上讲，我不是在 MAIN gui 线程中创建热图，但我认为 QThread 仍然在“a”gui 线程中。热图所基于的这些数据帧有时可能很大，当要创建热图并在主 gui 类中具有热图函数时，我有点掌握向主 gu​​i 线程发送信号的概念...但我担心以后在传递这么多数据时会很麻烦..这更像是流水线而不是线程。我只希望这个工作线程创建这些图像并保存它们，然后将这些保存的文件保存到 xlsx 中，而不会中断主 gui..

（注意：这是一个简化版本，在实际程序中会几乎同时创建几个这样的线程，并且在每个线程内会创建几个热图）

---main.py---

import sys
from MAIN_GUI import *
from PyQt4 import QtGui, QtCore
from excel_dummy import *

if __name__=="__main__":
    app = QtGui.QApplication(sys.argv)


class MAIN_GUI(QtGui.QMainWindow):
    def __init__(self):
        super(MAIN_GUI, self).__init__()
        self.uiM = Ui_MainWindow()
        self.uiM.setupUi(self)
        self.connect(self.uiM.updateALL_Button,QtCore.SIGNAL('clicked()'),self.newThread)

    def newThread(self):
        Excelify = excelify()
        Excelify.start()
        self.connect(Excelify,QtCore.SIGNAL('donethread(QString)'),(self.done))

    def done(self):
        print('done')


main_gui = MAIN_GUI()
main_gui.show()
main_gui.raise_()
sys.exit(app.exec_())

---excel_dummy.py---

import os, pandas as pd
from pandas import ExcelWriter
import numpy as np
import seaborn.matrix as sm

from PyQt4 import QtCore
from PyQt4.QtCore import QThread
from matplotlib.backends.backend_agg import FigureCanvas
from matplotlib.figure import Figure
import time

class excelify(QThread):
    def __init__(self):
        QThread.__init__(self)

    def run(self):
        path = 'home/desktop/produced_files'
        with ExcelWriter(path + '/final.xlsx', engine='xlsxwriter') as writer:
            workbook = writer.book
            worksheet = workbook.add_worksheet()
            heatit = self.heatmap()
            worksheet.insert_image('C3',path + '/' + 'heat.jpg')
            worksheet.write(2, 2, 'just write something')
            writer.save()
        print('file size: %s "%s"' % (os.stat(path).st_size, path))
        time.slee(0.3)
        self.emit(QtCore.SIGNAL('donethread(QString)'),'')

    def heatmap(self):
        df = pd.DataFrame(np.array([[1,22222,33333],[2,44444,55555],[3,44444,22222],[4,55555,33333]]),columns=['hour','in','out'])
        dfu = pd.DataFrame(df.groupby([df.in,df.hour]).size())
        dfu.reset_index(inplace=True)
        dfu.rename(columns={'0':'Count'})
        dfu.columns=['in','hour','Count']
        dfu_2 = dfu.copy()

        mask=0
        fig = Figure()
        ax = fig.add_subplot(1,1,1)
        canvas = FigureCanvas(fig)
        df_heatmap = dfu_2.pivot('in','hour','Count').fillna(0)

        sm.heatmap(df_heatmap,ax=ax,square=True,annot=False,mask=mask)
        fig.savefig(path + '/' + heat.jpg')

---MAIN_GUI.py---

from PyQt4 import QtCore,QtGui
try:
    _fromUtf8 = QtCore.QString.fromUtf8
except AttributeError:
    def _fromUtf8(s):
        return s

try:
    _encoding = QtGui.QApplication.unicodeUTF8
    def _translate(context, text, disambig):
        return QtGui.QApplication.translate(context, text, disambig, _encoding)
except AttributeError:
    def _translate(context, text, disambig):
        return QtGui.QApplication.translate(context, text, disambig)

class Ui_MainWindow(object):
    def setupUi(self, MainWindow):
        MainWindow.setObjectName(_fromUtf8("MainWindow"))
        MainWindow.resize(320,201)
        self.centralwidget = QtGui.QWidget(MainWindow)
        self.centralwidget.setObjectName(_fromUtf8("centralwidget"))
        self.updateALL_Button = QtGui.QPushButton(self.centralwidget)
        self.updateALL_Button.setGeometry(QtCore.QRect(40,110,161,27))
        self.updateALL_Button.setFocusPolicy(QtCore.Qt.NoFocus)
        self.updateALL_Button.setObjectName(_fromUtf8("Options_updateALL_Button"))
        MainWindow.setCentralWidget(self.centralwidget)
        self.menubar = QtGui.QMenuBar(MainWindow)
        self.menubar.setGeometry(QtCore.QRect(0, 0, 320, 24))
        self.menubar.setObjectName(_fromUtf8("menubar"))
        MainWindow.setMenuBar(self.menubar)
        self.statusbar = QtGui.QStatusBar(MainWindow)
        self.statusbar.setObjectName(_fromUtf8("statusbar"))
        MainWindow.setStatusBar(self.statusbar)

        self.retranslateUi(MainWindow)
        QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(MainWindow)

    def retranslateUi(self,MainWindow):
        MainWindow.setWindowTitle(_translate("MainWindow", "MainWindow", None))
        self.updateALL_Button.setText(_translate("MainWindow", "updateALL", None))

Answer 1

即使您明确使用Agg 后端来生成您的图形，看起来Seaborn 仍在使用您系统上的默认后端，这很可能是Qt4Agg，一个交互式后端。我们希望 Seaborn 使用 non-interactive backend 来避免任何错误（有关后端的更多详细信息，请参阅 matplotlib documentation）。为此，请在您的导入中告诉 Matplotlib 使用 Agg 后端并导入 Seaborn after Matplotlib。

您还需要将图形保存为 png，因为 Agg 后端不支持 jpg。除非您有某些特定原因使用 jpg，否则 png 通常是更好的图形格式。

最后，您可以使用内存缓冲区而不是将图像保存到临时文件中，然后再将它们保存到 Excel 工作簿中。我还没有测试过，但如果您处理大文件，它可能会更快。

以下是我编写的 MWE，其中包括上述要点，并且在 Python3.4 中的系统上没有任何错误：

import pandas as pd
import time
from pandas import ExcelWriter
import numpy as np
from PyQt4 import QtCore, QtGui

import matplotlib as mpl
mpl.use('Agg')
from matplotlib.backends.backend_agg import FigureCanvas
import seaborn.matrix as sm

try:  # Python 2 (not tested)
    from cStringIO import StringIO as BytesIO
except ImportError:  # Python 3
    from io import BytesIO


class MAIN_GUI(QtGui.QWidget):
    def __init__(self):
        super(MAIN_GUI, self).__init__()

        self.worker = Excelify()

        btn = QtGui.QPushButton('Run')
        disp = QtGui.QLabel()

        self.setLayout(QtGui.QGridLayout())
        self.layout().addWidget(btn, 0, 0)
        self.layout().addWidget(disp, 2, 0)
        self.layout().setRowStretch(1, 100)

        btn.clicked.connect(self.worker.start)
        self.worker.figSaved.connect(disp.setText)


class Excelify(QtCore.QThread):

    figSaved = QtCore.pyqtSignal(str)

    def run(self):
        self.figSaved.emit('Saving figure to Workbook.')    
        t1 = time.clock()

        image_data = self.heatmap()
        with ExcelWriter('final.xlsx', engine='xlsxwriter') as writer:
            wb = writer.book
            ws = wb.add_worksheet()
            ws.insert_image('C3', 'heat.png', {'image_data': image_data})
            writer.save()

        t2 = time.clock()    
        self.figSaved.emit('Done in %f sec.' % (t2-t1))

    def heatmap(self):    
        df = pd.DataFrame(np.array([[1, 22222, 33333], [2, 44444, 55555],
                                    [3, 44444, 22222], [4, 55555, 33333]]),
                          columns=['hour', 'in', 'out'])
        dfu = pd.DataFrame(df.groupby([df.out, df.hour]).size())
        dfu.reset_index(inplace=True)
        dfu.rename(columns={'0': 'Count'})
        dfu.columns = ['in', 'hour', 'Count']

        fig = mpl.figure.Figure()
        fig.set_canvas(FigureCanvas(fig))
        ax = fig.add_subplot(111)

        df_heatmap = dfu.pivot('in', 'hour', 'Count').fillna(0)
        sm.heatmap(df_heatmap, ax=ax, square=True, annot=False, mask=0)

        buf= BytesIO()
        fig.savefig(buf, format='png')

        return(buf)


if __name__ == '__main__':
    import sys

    app = QtGui.QApplication(sys.argv)
    w = MAIN_GUI()
    w.show()
    w.setFixedSize(200, 100)
    sys.exit(app.exec_())