如何在Python中只执行一个特定函数的多线程/多进程？

Question

我正在运行一个控制机器人的Python脚本，但是我对如何多线程这个运动控制功能有点困惑。

问题是，在设计硬件时，除非电机控制功能有几个睡眠，否则电机不会移动，因为硬件需要时间将电信号发送到电机。由于这些睡眠在电机控制功能，整个程序停止和停止读取传感器数据。

我想要做的是知道如何在调用电机控制函数时进行多线程/多进程处理，但是一旦程序在循环的下一次迭代中再次命中调用，它就会检查电机控制是否仍在运行(也就是说，它不是通过睡眠完成的)。如果它仍在运行，它只需跳过电机控制调用，然后继续循环、读取传感器数据，然后再次检查电机控制功能是否仍在运行。当然，如果电机控制功能不再运行，我希望它再次被调用。

基本上，整个程序只需要两个线程:一个线程运行主程序，另一个线程在每次电机控制功能完成执行后，分支并连续地重新运行电机控制功能的一个实例。

我试过使用concurrent.futures导入，但是收到消息说它不受支持，并且我找不到任何与我打算使用它的方式不同的用法。

Answer 1

我认为你不需要线程，但我可能误解了你的需求，所以我将提出两个备选方案。

1. 不用穿线睡觉

假设您当前的程序流程是这样的：

while True:
    data = read_sensors()
    command = process(data)
    motor_do(command)
    time.sleep(delay)

然后您就可以删除睡眠，只有在最后一次调用是至少几秒钟前的motor_do时才调用delay。

last_call_time = -delay # to be sure that motor_do can be called the first time
# "On Windows, [time.clock] returns wall-clock seconds elapsed since the first call to this
# function, as a floating point number, based on the Win32 function QueryPerformanceCounter()
# The resolution is typically better than one microsecond." (python 2.7 doc)
# i.e. close to 0 on first call of time.clock()

while True:
    data = read_sensors()
    command = process(data)
    motor_try(command)

def motor_try(command):
    global last_call_time

    current_time = time.clock()
    # on win that works, on unix... you may want to take a look at the NB

    elapsed = current_time - last_call_time
    if elapsed >= delay:
        motor_do(command)
        last_call_time = current_time

1. 使用线程(这是一个示例，我没有使用python 2.7进行线程/异步操作的经验，因此可能有更好的方法来做到这一点)

假设您当前的程序流程是这样的：

while True:
    data = read_sensors()
    command = process(data)
    motor_do(command) // this function sleeps and you CANNOT change it

然后，您必须启动一个线程，它只会异步地将命令推送到电机。

import thread

command = None
command_lock = thread.allocate_lock()

def main():
    thread.start_new_thread(motor_thread)

    global command
    while True:
        data = read_sensors()
        with command_lock:
            command = process(data)

def motor_thread():
    while True:
        while not command: # just to be sure
            time.sleep(0.01)
            # small delay here (for instance, the time consumed by read_sensors + process)
        with command_lock:
            motor_do(command)
            command = None
        time.sleep(delay)

注意:在Unix上，time.clock()返回处理器时间(=不需要空闲时间)，所以最好使用time.time().除非系统时钟被更改：“虽然此函数通常返回非递减值，但如果在两个调用之间设置了系统时钟，则返回的值可能低于以前的调用。”(Python2.7 doc)

我不知道time.sleep()对系统时钟变化的反应。

关于unix/py2.7上的精确时间延迟，请参见How do I get monotonic time durations in python? ( time()可能有用)

Python3 :只要用time.monotonic()..。或time.perf_counter().