本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「Python作業(yè)輔導(dǎo)員」，作者天元浪子。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系Python作業(yè)輔導(dǎo)員公眾號。

所謂定時器，是指間隔特定時間執(zhí)行特定任務(wù)的機制。幾乎所有的編程語言，都有定時器的實現(xiàn)。比如，Java有util.Timer和util.TimerTask，JavaScript有setInterval和setTimeout，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的定時任務(wù)處理。然而，牛叉到無所不能的Python，卻沒有一個像樣的定時器，實在令人難以理解。

剛?cè)腴T的同學(xué)一定會說：不是有個time.sleep嗎?定好鬧鐘睡大覺，鬧鐘一響，起來干活，這不就是一個定時器嗎?沒錯，time.sleep具備定時器的基本要素，但若作為定時器使用，則有兩個致命的缺陷：一是阻塞主線程，睡覺的時候不能做任何事情;二是醒來以后需要主線程執(zhí)行定時任務(wù)——即便使用線程技術(shù)，也得先由主線程來創(chuàng)建子線程。

說到這里，熟悉線程模塊threading的同學(xué)也許會說：threading.Timer就是以線程方式運行的呀，既不會阻塞主線程，執(zhí)行定時任務(wù)也無需主線程干預(yù)，這不就是一個完美的定時器嗎?

我們先來看看threading.Timer是如何工作的。下面這段代碼演示了threading.Timer的基本用法：啟動定時器2秒鐘后以線程方式調(diào)用函數(shù)do_something，在定時器等待的2秒鐘內(nèi)，以及do_something運行期間，主線程仍然可以做其他工作——此處是從鍵盤讀取輸入，借以阻塞主線程，以便觀察定時器的工作情況。

 
 
 
 

  
  
  
  
import time 
  
  
  
  
import threading 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
def do_something(name, gender='male'): 
  
  
  
  
    print(time.time(), '定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù)' ) 
  
  
  
  
    print('name:%s, gender:%s'%(name, gender)) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
timer = threading.Timer(2, do_something, args=('Alice',), kwargs={'gender':'female'}) 
  
  
  
  
timer.start() 
  
  
  
  
print(time.time(), '定時開始時間') 
  
  
  
  
input('按回車鍵結(jié)束\n') # 此處阻塞主進程 
 
 
 
 

正如我們所期待的那樣，定時器啟動2秒鐘后，函數(shù)do_something被調(diào)用，這期間可以隨時敲擊回車鍵結(jié)束程序。這段代碼的運行結(jié)果如下。

 
 
 
 

  
  
  
  
1627438957.4297626 定時開始時間 
  
  
  
  
按回車鍵結(jié)束 
  
  
  
  
1627438959.4299397 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
 
 
 
 

從使用效果看，threading.Timer稱得上是一款簡潔易用的定時器。不過，threading.Timer存在明顯的短板，那就是不支持連續(xù)的定時任務(wù)，比如，每隔2秒鐘調(diào)用一次do_something函數(shù)。如果一定要用threading.Timer實現(xiàn)連續(xù)定時，只能用類似嵌套的變通方法，在do_something函數(shù)中再次啟動定時器。

 
 
 
 

  
  
  
  
import time 
  
  
  
  
import threading 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
def do_something(name, gender='male'): 
  
  
  
  
    global timer 
  
  
  
  
    timer = threading.Timer(2, do_something, args=(name,), kwargs={'gender':gender}) 
  
  
  
  
    timer.start() 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    print(time.time(), '定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù)' ) 
  
  
  
  
    print('name:%s, gender:%s'%(name, gender)) 
  
  
  
  
    time.sleep(5) 
  
  
  
  
    print(time.time(), '完成特定任務(wù)' ) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
timer = threading.Timer(2, do_something, args=('Alice',), kwargs={'gender':'female'}) 
  
  
  
  
timer.start() 
  
  
  
  
input('按回車鍵結(jié)束\n') # 此處阻塞主進程 
 
 
 
 

這段代碼重新定義了do_something函數(shù)，在函數(shù)開始位置啟動下一次的定時任務(wù)。之所以放在開始位置，是為了保證兩次定時之間的時間間隔盡可能精確。饒是如此，下面的運行結(jié)果顯示，兩次定時之間的時間間隔比設(shè)計的2秒鐘多了大約10毫秒，且誤差是連續(xù)累計的，重復(fù)執(zhí)行100次，誤差將會超過1秒鐘。

 
 
 
 

  
  
  
  
按回車鍵結(jié)束 
  
  
  
  
1627440628.683803 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627440630.6929214 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627440632.707388 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627440633.6890671 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627440634.722474 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627440635.7092102 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627440636.7277966 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
 
 
 
 

針對連續(xù)的定時任務(wù)，threading.Timer的表現(xiàn)還算差強人意，只是這種嵌套的寫法完全顛覆了代碼美學(xué)。對于像我這樣有代碼潔癖的程序員來說，是無法容忍和不可接受的。在我看來，一個完美的定時器應(yīng)該滿足以下5個條件，具備下圖所示的結(jié)構(gòu)。

1. 不阻塞主線程
2. 同時支持單次定時和連續(xù)定時
3. 以線程或進程方式執(zhí)行定時任務(wù)
4. 定時任務(wù)的線程或進程的創(chuàng)建、運行，不影響定時精度
5. 足夠精確的定時精度，且誤差不會累計

既然Python沒有提供一個像樣的定時器，那就自己寫一個吧。下面這個定時器，滿足上面提到的5個條件，最短時間間隔可以低至10毫秒，且誤差不會累計。雖然還不夠完美，但無論結(jié)構(gòu)還是精度，都還說得過去。

 
 
 
 

  
  
  
  
import time 
  
  
  
  
import threading 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
class PyTimer: 
  
  
  
  
    """定時器類""" 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    def __init__(self, func, *args, **kwargs): 
  
  
  
  
        """構(gòu)造函數(shù)""" 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        self.func = func 
  
  
  
  
        self.args = args 
  
  
  
  
        self.kwargs = kwargs 
  
  
  
  
        self.running = False 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    def _run_func(self): 
  
  
  
  
        """運行定時事件函數(shù)""" 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        th = threading.Thread(target=self.func, args=self.args, kwargs=self.kwargs) 
  
  
  
  
        th.setDaemon(True) 
  
  
  
  
        th.start() 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    def _start(self, interval, once): 
  
  
  
  
        """啟動定時器的線程函數(shù)""" 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        if interval < 0.010: 
  
  
  
  
            interval = 0.010 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        if interval < 0.050: 
  
  
  
  
            dt = interval/10 
  
  
  
  
        else: 
  
  
  
  
            dt = 0.005 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        if once: 
  
  
  
  
            deadline = time.time() + interval 
  
  
  
  
            while time.time() < deadline: 
  
  
  
  
                time.sleep(dt) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            # 定時時間到，調(diào)用定時事件函數(shù) 
  
  
  
  
            self._run_func() 
  
  
  
  
        else: 
  
  
  
  
            self.running = True 
  
  
  
  
            deadline = time.time() + interval 
  
  
  
  
            while self.running: 
  
  
  
  
                while time.time() < deadline: 
  
  
  
  
                    time.sleep(dt) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
                # 更新下一次定時時間 
  
  
  
  
                deadline += interval 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
                # 定時時間到，調(diào)用定時事件函數(shù) 
  
  
  
  
                if self.running: 
  
  
  
  
                    self._run_func() 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    def start(self, interval, once=False): 
  
  
  
  
        """啟動定時器 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        interval    - 定時間隔，浮點型，以秒為單位，最高精度10毫秒 
  
  
  
  
        once        - 是否僅啟動一次，默認是連續(xù)的 
  
  
  
  
        """ 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        th = threading.Thread(target=self._start, args=(interval, once)) 
  
  
  
  
        th.setDaemon(True) 
  
  
  
  
        th.start() 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    def stop(self): 
  
  
  
  
        """停止定時器""" 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        self.running = False 
 
 
 
 

定時器類PyTimer實例化時，需要傳入定時任務(wù)函數(shù)。如果定時任務(wù)函數(shù)有參數(shù)，也可以按照位置參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)的順序一并提供。PyTimer定時器提供start和stop兩個方法，用于啟動和停止定時器。其中stop方法不需要參數(shù)，start則需要一個以秒為單位的定時間隔參數(shù)。start還有一個布爾型的默認參數(shù)once，可以設(shè)置是否單次定時。once參數(shù)的默認值為False，即默認連續(xù)定時;如果需要單次定時，只需要將once置為true即可。

 
 
 
 

  
  
  
  
def do_something(name, gender='male'): 
  
  
  
  
    print(time.time(), '定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù)' ) 
  
  
  
  
    print('name:%s, gender:%s'%(name, gender)) 
  
  
  
  
    time.sleep(5) 
  
  
  
  
    print(time.time(), '完成特定任務(wù)' ) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
timer = PyTimer(do_something, 'Alice', gender='female') 
  
  
  
  
timer.start(0.5, once=False) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
input('按回車鍵結(jié)束\n') # 此處阻塞主進程 
  
  
  
  
timer.stop() 
 
 
 
 

上面是使用PyTimer定時器以0.5秒鐘的間隔連續(xù)調(diào)用函數(shù)do_something的例子。這段代碼的運行結(jié)果如下。

 
 
 
 

  
  
  
  
按回車鍵結(jié)束 
  
  
  
  
1627450313.425347 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450313.9226055 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450314.421761 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450314.9243422 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450315.422722 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450315.9200313 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450316.4204514 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450316.9215539 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450317.4228196 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450317.9245899 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450318.42355 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450318.4393418 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627450318.9251466 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450318.9395308 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627450319.4242043 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627450319.4242043 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450319.9253905 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
  
  
  
  
1627450319.9411068 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627450320.425871 完成特定任務(wù) 
  
  
  
  
1627450320.425871 定時時間到，執(zhí)行特定任務(wù) 
  
  
  
  
name:Alice, gender:female 
 
 
 
 

雖然每個定時任務(wù)需要運行5秒鐘，但每隔0.5秒都會準(zhǔn)時啟動一個新的線程運行定時任務(wù)。從記錄可以看出，盡管每次定時任務(wù)的啟動時間有幾個毫秒的誤差，但誤差不會累計，重復(fù)執(zhí)行的時間間隔均值始終穩(wěn)定在0.5秒。   【責(zé)任編輯： 武曉燕 TEL：（010）68476606】

名稱欄目：無所不能的Python竟然沒有一個像樣的定時器？試試這個！
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