مفسرهای متعدد و جداسازی¶

یک پیاده‌سازی پایتون ممکن است از استفاده از چندین مفسر در یک فرایند پشتیبانی کند. CPython این پشتیبانی را دارد. هر مفسر عملاً از سایر مفسرها ایزوله است (با تعداد محدودی استثنا بر این قاعده، که سراسری در سطح فرایند هستند و به‌دقت مدیریت می‌شوند).

آن جداسازی عمدتاً به‌عنوان یک تفکیک قوی میان کامپوننت‌های منطقی مجزای یک برنامه مفید است، جایی که می‌خواهید کنترل دقیقی بر نحوه تعامل آن کامپوننت‌ها داشته باشید.

اجرا در مفسر¶

اجرا در یک مفسر دیگر، مستلزم تعویض به آن در نخ جاری و سپس فراخوانی یک تابع است. ران‌تایم تابع را با استفاده از وضعیت مفسر جاری اجرا می‌کند. ماژول concurrent.interpreters یک API پایه برای ایجاد و مدیریت مفسرها و همچنین عملیات تعویض و فراخوانی (switch-and-call) ارائه می‌کند.

هیچ نخ دیگری به‌طور خودکار برای این عملیات آغاز نمی‌شود. با این حال، برای این کار یک تابع کمکی وجود دارد. یک تابع کمکی اختصاصی دیگر برای فراخوانی exec() توکار در یک مفسر وجود دارد.

هنگامی که exec() (یا eval()) در یک مفسر فراخوانی می‌شوند، با استفاده از ماژول __main__ مفسر به‌عنوان فضای نام «globals» اجرا می‌شوند. همین موضوع برای توابعی که با هیچ ماژولی مرتبط نیستند نیز صادق است. این مشابه روشی است که اسکریپت‌های فراخوانی‌شده از خط فرمان در ماژول __main__ اجرا می‌شوند.

همروندی و موازی‌سازی¶

همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، مفسرها به‌خودی خود هیچ‌گونه همروندی‌ای فراهم نمی‌کنند. آن‌ها صرفاً نمایانگر زمینه اجرای جداشده‌ای هستند که ران‌تایم در نخ جاری از آن استفاده خواهد کرد. این جداسازی آن‌ها را شبیه به فرآیندها می‌کند، اما همچنان مانند نخ‌ها از کارایی درون‌فرآیندی برخوردارند.

با همه این اوصاف، مفسرها به‌طور طبیعی از برخی سبک‌های هم‌روندی پشتیبانی می‌کنند. آن جداسازی اثر جانبی قدرتمندی دارد. این امر رویکرد متفاوتی به هم‌روندی را ممکن می‌سازد، نسبت به آنچه می‌توانید با ناهمگام یا نخ‌ها در پیش بگیرید. این مدل هم‌روندی مشابه CSP یا مدل کنشگر (actor model) است؛ مدلی که استدلال درباره آن نسبتاً آسان است.

شما می‌توانید از آن مدل همروندی در یک نخ واحد بهره ببرید و به سبک Stackless، به‌صورت رفت‌وبرگشتی بین مفسرها جابه‌جا شوید. با این حال، این مدل زمانی مفیدتر است که مفسرها را با چندین نخ ترکیب کنید. این کار عمدتاً شامل شروع یک نخ جدید است، که در آن به مفسر دیگری جابه‌جا می‌شوید و آنچه را می‌خواهید در آنجا اجرا می‌کنید.

هر نخ واقعی در پایتون، حتی اگر فقط در نخ اصلی در حال اجرا باشید، زمینه‌ی اجرای فعلی خود را دارد. چندین نخ می‌توانند از یک مفسر مشترک یا مفسرهای متفاوت استفاده کنند.

در سطح بالا، می‌توانید ترکیب نخ‌ها و مفسرها را به‌عنوان نخ‌هایی با اشتراک‌گذاری انتخابی در نظر بگیرید.

به‌عنوان یک مزیت قابل‌توجه، مفسرها به‌اندازه‌ای از یکدیگر ایزوله هستند که GIL را به اشتراک نمی‌گذارند؛ این بدان معناست که ترکیب نخ‌ها با چندین مفسر، موازی‌سازی کامل چندهسته‌ای را ممکن می‌سازد. (این حالت از پایتون 3.12 برقرار بوده است.)

ارتباط میان مفسرها¶

در عمل، چندین مفسر تنها زمانی مفید هستند که راهی برای برقراری ارتباط بین آن‌ها داشته باشیم. این موضوع معمولاً شامل نوعی پیام‌رسانی می‌شود، اما حتی می‌تواند به معنای اشتراک‌گذاری داده‌ها به شیوه‌ای با مدیریت دقیق باشد.

با در نظر گرفتن این موضوع، ماژول concurrent.interpreters یک پیاده‌سازی از queue.Queue را ارائه می‌دهد که از طریق create_queue() در دسترس است.

«اشتراک‌گذاری» اشیاء¶

هر داده‌ای که واقعاً بین مفسرها به اشتراک گذاشته می‌شود، ایمنی نخی فراهم‌شده از سوی GIL را از دست می‌دهد. گزینه‌های مختلفی برای مدیریت این موضوع در ماژول‌های توسعه وجود دارد. با این حال، از دید کد پایتون، فقدان ایمنی نخی به این معناست که اشیاء، به‌جز چند استثنا، عملاً نمی‌توانند به اشتراک گذاشته شوند. در عوض، باید یک رونوشت ایجاد شود، که به این معناست که اشیاء تغییرپذیر همگام باقی نخواهند ماند.

به‌طور پیش‌فرض، بیشتر اشیاء هنگامی که به مفسر دیگری منتقل می‌شوند، با pickle کپی می‌شوند. تقریباً همه‌ی اشیاء تغییرناپذیر توکار یا مستقیماً به اشتراک گذاشته می‌شوند یا به‌صورت کارآمد کپی می‌شوند. برای مثال:

• None

• bool (True و False)

• bytes

• str

• int

• float

• tuple (از اشیاء پشتیبانی‌شده‌ی مشابه)

تعداد کمی از نوع‌های پایتون وجود دارد که واقعاً داده‌های تغییرپذیر را بین مفسرها به اشتراک می‌گذارند:

• memoryview

• Queue

اشیای مفسر¶

class concurrent.interpreters.Interpreter(id)¶

یک مفسر واحد در فرایند جاری.

به‌طور کلی، Interpreter نباید مستقیماً فراخوانی شود. در عوض، از create() یا یکی دیگر از توابع ماژول استفاده کنید.

id¶

(فقط‌خواندنی)

شناسه‌ی مفسر زیربنایی.

whence¶

(فقط‌خواندنی)

رشته‌ای که منشأ مفسر را توصیف می‌کند.

is_running()¶

اگر مفسر هم‌اکنون در حال اجرای کد در ماژول __main__ خود باشد، True و در غیر این صورت False برمی‌گرداند.

close()¶

نهایی‌سازی و نابود کردن مفسر.

prepare_main(ns=None, **kwargs)¶

اشیاء را در ماژول __main__ مفسر مقید کنید.

برخی از شیء‌ها در واقع به اشتراک گذاشته می‌شوند و برخی به‌صورت کارآمد کپی می‌شوند، اما بیشتر آن‌ها از طریق pickle کپی می‌شوند. «اشتراک‌گذاری» اشیاء را ببینید.

exec(code, /)¶

کد منبع داده‌شده را در مفسر (در نخ فعلی) اجرا کنید.

call(callable, /, *args, **kwargs)¶

نتیجه‌ی اجرای تابع داده‌شده در مفسر (در نخ فعلی) را برگردانید.

call_in_thread(callable, /, *args, **kwargs)¶

تابع داده‌شده را در مفسر اجرا کنید (در یک نخ جدید).

استثناها¶

exception concurrent.interpreters.InterpreterError¶

این استثنا، زیرکلاسی از Exception، زمانی پرتاب می‌شود که خطای مرتبط با مفسر رخ دهد.

exception concurrent.interpreters.InterpreterNotFoundError¶

این استثنا، زیرکلاسی از InterpreterError، زمانی پرتاب می‌شود که مفسر هدف دیگر وجود ندارد.

exception concurrent.interpreters.ExecutionFailed¶

این استثنا، که زیرکلاسی از InterpreterError است، زمانی پرتاب می‌شود که کد در حال اجرا، استثنای گرفته‌نشده‌ای را پرتاب کرده باشد.

excinfo¶

یک تصویر لحظه‌ای ساده از استثنای پرتاب‌شده در مفسر دیگر.

exception concurrent.interpreters.NotShareableError¶

این استثنا، که زیرکلاسی از TypeError است، زمانی پرتاب می‌شود که نتوان یک شیء را به مفسر دیگری ارسال کرد.

ارتباط بین مفسرها¶

class concurrent.interpreters.Queue(id)¶

پوششی دور یک صف سطح پایین و بین‌مفسری که تمام متدهای queue.Queue به جز task_done()، join() و shutdown() را پیاده‌سازی می‌کند. صف زیرین تنها از طریق create_queue() قابل ایجاد است.

برخی از شیء‌ها در واقع به اشتراک گذاشته می‌شوند و برخی به‌صورت کارآمد کپی می‌شوند، اما بیشتر آن‌ها از طریق pickle کپی می‌شوند. «اشتراک‌گذاری» اشیاء را ببینید.

id¶

(فقط‌خواندنی)

شناسه‌ی صف.

qsize()¶

تعداد آیتم‌های موجود در صف را برگردانید.

empty()¶

اگر صف خالی باشد True و در غیر این صورت False را برگردانید.

full()¶

اگر صف پر باشد True و در غیر این صورت False را برگردانید.

put(obj, block=True, timeout=None)¶

شیء obj را در صف قرار دهید. اگر آرگومان‌های اختیاری block برابر با درست و timeout برابر با None (پیش‌فرض) باشند، در صورت نیاز متوقف بمانید تا جایگاه خالی در دسترس قرار گیرد. اگر timeout یک عدد مثبت باشد، حداکثر به میزان timeout ثانیه متوقف می‌ماند و اگر در آن بازه زمانی هیچ جایگاه خالی در دسترس نباشد، استثنای QueueFull را بالا می‌آورد. در غیر این صورت (وقتی block نادرست باشد)، اگر یک جایگاه خالی بلافاصله در دسترس باشد، شیء را در صف قرار دهید، وگرنه استثنای QueueFull را بالا بیاورید (در این حالت timeout نادیده گرفته می‌شود).

put_nowait(obj)¶

معادل با put(obj, block=False).

get(block=True, timeout=None)¶

یک شیء را از صف حذف کرده و برگردانید. اگر آرگومان‌های اختیاری block برابر با درست و timeout برابر با None (پیش‌فرض) باشند، در صورت نیاز متوقف بمانید تا شیء در دسترس قرار گیرد. اگر timeout یک عدد مثبت باشد، حداکثر به میزان timeout ثانیه متوقف می‌ماند و اگر در آن بازه زمانی هیچ شیئی در دسترس نباشد، استثنای QueueEmpty را بالا می‌آورد. در غیر این صورت (وقتی block نادرست باشد)، اگر شیئی بلافاصله در دسترس باشد، آن را برگردانید، وگرنه استثنای QueueEmpty را بالا بیاورید (در این حالت timeout نادیده گرفته می‌شود).

get_nowait()¶

معادل با get(block=False).

exception concurrent.interpreters.QueueEmpty¶

این استثنا که زیرکلاسی از queue.Empty است، هنگام خالی بودن صف از Queue.get() و Queue.get_nowait() بالا آورده می‌شود.

exception concurrent.interpreters.QueueFull¶

این استثنا، که زیرکلاسی از queue.Full است، زمانی از Queue.put() و Queue.put_nowait() بالا آورده می‌شود که صف پر باشد.