是否有一种优雅或 Pythonic 的方式来中断线程中的 time.sleep() 调用？

Question

下面的代码按我预期的方式工作，即：

• 有一个 QThread（“Ernie”）从 1 计数到 8，计数之间休眠 1 秒
• 有一个免费的 UI 小部件（“Bert”）
• 在正常操作下，程序会一直运行，直到线程结束并关闭 UI
• Ctrl-C 键盘中断将在正常完成之前正常停止程序。

为此，我必须将 1 秒的睡眠分成 50 毫秒的块来检查标志。

是否有更 Pythonic 的方式在线程中休眠一段时间（例如 1 秒）但可以被某些标志或信号中断？

        try:
            for i in xrange(8):
                print "i=%d" % i
                for _ in xrange(20):
                    time.sleep(0.05)
                    if not self.running:
                        raise GracefulShutdown
        except GracefulShutdown:
            print "ernie exiting"        

我宁愿这样做，并以某种方式在线程中导致 GracefulShutdown 异常：

        try:
            for i in xrange(8):
                print "i=%d" % i
                time.sleep(1)
                # somehow allow another thread to raise GracefulShutdown
                # during the sleep() call
        except GracefulShutdown:
            print "ernie exiting"        

---

完整程序；

from PySide import QtCore, QtGui
from PySide.QtGui import QApplication
import sys
import signal
import time

class GracefulShutdown(Exception):
    pass

class Ernie(QtCore.QThread):
    def __init__(self):
        super(Ernie, self).__init__()
        self.running = True
    def run(self):
        try:
            for i in xrange(8):
                print "i=%d" % i
                for _ in xrange(20):
                    time.sleep(0.05)
                    if not self.running:
                        raise GracefulShutdown
        except GracefulShutdown:
            print "ernie exiting"        
    def shutdown(self):
        print "ernie received request to shutdown"
        self.running = False

class Bert(object):
    def __init__(self, argv):
        self.app = QApplication(argv)
        self.app.quitOnLastWindowClosed = False
    def show(self):
        widg = QtGui.QWidget()
        widg.resize(250, 150)
        widg.setWindowTitle('Simple')
        widg.show()
        self.widg = widg
        return widg
    def shutdown(self):
        print "bert exiting"
        self.widg.close()
    def start(self):
        # return control to the Python interpreter briefly every 100 msec
        timer = QtCore.QTimer()
        timer.start(100)
        timer.timeout.connect(lambda: None) 
        return self.app.exec_()        

def handleInterrupts(*actors):
    def handler(sig, frame):
        print "caught interrupt"
        for actor in actors:
            actor.shutdown()
    signal.signal(signal.SIGINT, handler)

bert = Bert(sys.argv)
gratuitousWidget = bert.show()
ernie = Ernie()
ernie.start()

handleInterrupts(bert, ernie)

retval = bert.start()
print "bert finished"
while not ernie.wait(100):
    # return control to the Python interpreter briefly every 100 msec
    pass
print "ernie finished"
sys.exit(retval)

Answer 1

我不确定它是如何 Pythonic 的，但它可以工作。只需使用队列并使用阻塞获取超时。请看下面的例子：

import threading
import Queue
import time

q = Queue.Queue()


def workit():
    for i in range(10):
        try:
            q.get(timeout=1)
            print '%s: Was interrupted' % time.time()
            break
        except Queue.Empty:
            print '%s: One second passed' % time.time()


th = threading.Thread(target=workit)
th.start()

time.sleep(3.2)
q.put(None)

Answer 2

通常，SIGINT 会中断time.sleep 调用，但 Python 只允许应用程序的主线程接收信号，因此不能在这里使用。如果可能，我建议避免使用time.sleep，而是使用QTimer。

from PySide import QtCore, QtGui
from PySide.QtCore import QTimer
from PySide.QtGui import QApplication
import sys 
import signal
from functools import partial

class Ernie(QtCore.QThread):
    def __init__(self):
        super(Ernie, self).__init__()

    def do_print(self, cur_num, max_num):
        print "i=%d" % cur_num
        cur_num += 1
        if cur_num < max_num:
            func = partial(self.do_print, cur_num, max_num)
            QTimer.singleShot(1000, func)
        else:
            self.exit()

    def run(self):
        self.do_print(0, 8)
        self.exec_()  # QTimer requires the event loop for the thread be running.
        print "ernie exiting"    


class Bert(object):
    def __init__(self, argv):
        self.app = QApplication(argv)
        self.app.quitOnLastWindowClosed = False
    def show(self):
        widg = QtGui.QWidget()
        widg.resize(250, 150)
        widg.setWindowTitle('Simple')
        widg.show()
        self.widg = widg
        return widg
    def shutdown(self):
        print "bert exiting"
        self.widg.close()
    def start(self):
        # return control to the Python interpreter briefly every 100 msec
        timer = QtCore.QTimer()
        timer.start(100)
        timer.timeout.connect(lambda: None) 
        return self.app.exec_()            

def handleInterrupts(*actors):
    def handler(sig, frame):
        print "caught interrupt"
        for actor in actors:
            actor.shutdown()
    signal.signal(signal.SIGINT, handler)

bert = Bert(sys.argv)
gratuitousWidget = bert.show()
ernie = Ernie()
ernie.start()

handleInterrupts(bert)

retval = bert.start()
print "bert finished"
ernie.exit()
while not ernie.wait(100):
    # return control to the Python interpreter briefly every 100 msec
    pass
print "ernie finished"
sys.exit(retval)

我们没有让run() 方法使用time.sleep 运行for 循环，而是在线程内启动一个事件循环，并使用QTimer 以设定的时间间隔执行所需的打印。这样，我们可以在希望线程关闭时调用bernie.exit()，这将导致bernie's 事件循环立即关闭。

编辑：

这是实现相同想法的另一种方法，它至少隐藏了一些复杂性，允许原始 for 循环保持不变：

def coroutine(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        def execute(gen):
            try:
                op = gen.next() # run func until a yield is hit
                # Determine when to resume execution of the coroutine.
                # If func didn't yield anything, schedule it to run again
                # immediately by setting timeout to 0.
                timeout = op or 0 
                func = partial(execute, gen)
                QTimer.singleShot(timeout, func) # This schedules execute to run until the next yield after `timeout` milliseconds.
            except StopIteration:
                return

        gen = func(*args, **kwargs) # Get a generator object for the decorated function.
        execute(gen) 
    return wrapper

def async_sleep(timeout):
    """ When yielded inside a coroutine, triggers a `timeout` length sleep. """
    return timeout

class Ernie(QtCore.QThread):
    def __init__(self):
        super(Ernie, self).__init__()
        self.cur_num = 0 
        self.max_num = 8 

    @coroutine
    def do_print(self):
        for i in range(8):
            print "i=%d" % i 
            yield async_sleep(1000) # This could also just be yield 1000
        self.exit()

    def run(self):
        self.do_print() # Schedules do_print to run once self.exec_() is run.
        self.exec_()
        print "ernie exiting"    

每当yield 出现时，coroutine 允许修饰函数在给定时间内将控制权交还给 Qt 事件循环，然后继续执行修饰方法。诚然，这实际上只是从我的原始示例中转移了复杂性，但它确实将其隐藏在您尝试在线程中执行的实际工作之外。

工作原理：

该方法的灵感来自异步库中的协程实现，例如 Tornado 和 asyncio 模块。虽然我没有尝试想出像那些一样强大的东西，但想法是一样的。我们希望能够中断的方法被实现为生成器，并用一个装饰器进行装饰，该装饰器知道如何以允许正确暂停/恢复生成器的方式调用和接收来自生成器的响应。调用do_print时的流程基本是这样的：

1. 从run 调用do_print()。这实际上导致coroutine.wrapper 被调用。
2. wrapper 调用真正的do_print，它返回一个生成器对象。它将该对象传递给execute。
3. execute 在生成器对象上调用 next。这导致do_print 一直运行，直到yield 被命中。然后暂停执行do_print。
4. execute 安排 do_print 恢复执行。它通过首先确定何时安排它来做到这一点，或者使用来自运行的do_print 的上一次迭代的值yielded，或者默认为 0（调度执行以立即恢复）。它调用QTimer.singleShot 来安排自己在timeout 毫秒内再次运行，使用partial，这样它也可以传递生成器对象。
5. 重复步骤 3-4，直到 do_print 停止产生，调用 self.exit() 并返回，此时 StopIteration 被引发，coroutine 装饰器只是返回而不是安排另一个 execute 调用。李>

Answer 3

我的直觉是用 os.kill 发出一个信号，但只有主线程接收到信号，所以 Ernie 不能这样被打断。文档建议改用锁。

我的想法是创建一个只有在需要杀死 Ernie 时才能访问的锁。在主线程创建了 Bert 和 Ernie 之后，就会创建并锁定一个锁文件。然后，Ernie 不会睡一秒钟，而是花整整一秒钟来尝试获取锁。一旦程序关闭，您可以释放锁，Ernie 将立即获得；这告诉 Ernie 是时候关闭了。

由于您无法按照我们想要的方式集成信号和线程，这里有另一篇关于线程锁定超时的文章：

How to implement a Lock with a timeout in Python 2.7

我无法告诉您这个解决方案的 Pythonic 程度如何，因为我仍在尝试了解 Pythonic 究竟意味着什么。一旦你开始引入线程，无论如何，优雅的代码会变得越来越难写。