h, h2 = 20, 10 # параметры высоты полосок
def run(n):
«"«Программа бега n–го участника (потока)»""
global champion
while 1:
for i in range(10000): # интенсивные вычисления
pass
graph_lock.acquire()
positions[n] += 1 # передвижение на шаг
if positions[n] == distance: # если уже финиш
if champion is None: # и чемпион еще не определен,
champion = colors[n] # назначается чемпион
graph_lock.release()
break
graph_lock.release()
def ready_steady_go():
«"«Инициализация начальных позиций и запуск потоков»""
graph_lock.acquire()
for i in range(nrunners):
positions[i] = 0
threading.Thread(target=run, args=[i,]).start()
graph_lock.release()
def update_positions():
«"«Обновление позиций»""
graph_lock.acquire()
for n in range(nrunners):
c.coords(rects[n], 0, n*h, positions[n], n*h+h2)
tk.update_idletasks() # прорисовка изменений
graph_lock.release()
def quit():
«"«Выход из программы»""
tk.quit()
sys.exit(0)
# Прорисовка окна, основы для прямоугольников и самих прямоугольников,
# кнопок для пуска и выхода
tk = Tk()
tk.title(«Соревнование потоков»)
c = Canvas(tk, width=distance, height=nrunners*h, bg=«White»)
c.pack()
rects = [c.create_rectangle(0, i*h, 0, i*h+h2, fill=colors[i])
for i in range(nrunners)]
go_b = Button(text=«Go», command=tk.quit)
go_b.pack(side=LEFT)
quit_b = Button(text=«Quit», command=quit)
quit_b.pack(side=RIGHT)
# Замок, регулирующий доступ к функции пакета Tk
graph_lock = threading.Lock()
# Цикл проведения соревнований
while 1:
go_b.config(state=NORMAL), quit_b.config(state=NORMAL)
tk.mainloop() # Ожидание нажатия клавиш
champion = None
ready_steady_go()
go_b.config(state=DISABLED), quit_b.config(state=DISABLED)
# Главный поток ждет финиша всех участников
while sum(positions) < distance*nrunners:
update_positions()
update_positions()
go_b.config(bg=champion) # Кнопка окрашивается в цвет победителя
tk.update_idletasks()
Примечание:
Эта программа использует некоторые возможности языка Python 2.3 (встроенную функцию sum() и списковые включения), поэтому для ее выполнения нужен Python версии не меньше 2.3.
Заключение
Навыки параллельного программирования необходимы любому профессиональному программисту. Одним из вариантов организации (псевдо) параллельного программирования является многопоточное программирование (другой вариант, более свойственный Unix–системам — многопроцессное программирование — здесь не рассматривается). В обычной (однопоточной) программе действует всего один поток управления, а в многопоточной одновременно могут работать несколько потоков.
Параллельное программирование требует тщательной отработки взаимодействия между потоками управления. Некоторые участки кода необходимо ограждать от одновременного использования двумя различными потоками, дабы не нарушить целостность изменяемых структур данных или логику работы с внешними ресурсами. Для ограждения участков кода используются замки и семафоры.
Стандартная библиотека Python предоставляет довольно неплохой набор возможностей для многопоточного программирования в модулях threading и thread, а также некоторые полезные вспомогательные модули (например, Queue).
12. Лекция: Создание приложений с графическим интерфейсом пользователя.
В этой лекции рассматривается создание простейшего приложения с графическим интерфейсом пользователя. Для построения интерфейса не применяются визуальные средства («построители интерфейса»), а используются возможности графической библиотеки виджетов (Tk).
Обзор графических библиотек
Строить графический интерфейс пользователя (GUI, Graphical User Interface) для программ на языке Python можно при помощи соответствующих библиотек компонентов графического интерфейса или, используя кальку с английского, библиотек виджетов.
Следующий список далеко не полон, но отражает многообразие существующих решений:
Tkinter Многоплатформенный пакет имеет хорошее управление расположением компонентов. Интерфейс выглядит одинаково на различных платформах (Unix, Windows, Macintosh). Входит в стандартную поставку Python. В качестве документации можно использовать руководство «An Introduction to Tkinter» («Введение в Tkinter»), написанное Фредриком Лундом: http://www.pythonware.com/library/tkinter/introduction/
wxPython Построен на многоплатформной библиотеке wxWidgets (раньше называлась wxWindows). Выглядит родным для всех платформ, активно совершенствуется, осуществлена поддержка GL. Имеется для всех основных платформ. Возможно, займет место Tkinter в будущих версиях Python. Сайт: http://www.wxpython.org/
PyGTK Набор визуальных компонентов для GTK+ и Gnome. Только для платформы GTK.
PyQT/PyKDE Хорошие пакеты для тех, кто использует Qt (под UNIX или Windows) или KDE.
Pythonwin Построен вокруг MFC, поставляется вместе с оболочкой в пакете win32all; только для Windows.
pyFLTK Аналог Xforms, поддержка OpenGL. Имеется для платформ Windows и Unix. Сайт: http://pyfltk.sourceforge.net/
AWT, JFC, Swing Поставляется вместе с Jython, а для Jython доступны средства, которые использует Java. Поддерживает платформу Java.
anygui Независимый от нижележащей платформы пакет для построения графического интерфейса для программ на Python. Сайт: http://anygui.sourceforge.net/
PythonCard Построитель графического интерфейса, сходный по идеологии с HyperCard/MetaCard. Разработан на базе wxPython. Сайт: http://pythoncard.sourceforge.net/
Список актуальных ссылок на различные графические библиотеки, доступные из Python, можно найти по следующему адресу: http://phaseit.net/claird/comp.lang.python/python_GUI.html
Библиотеки могут быть многоуровневыми. Например, PythonCard использует wxPython, который, скажем, на платформе Linux базируется на многоплатформной GUI–библиотеке wxWindows, которая, в свою очередь, базируется на GTK+ или на Motif, а те — тоже используют для вывода X Window. Кстати, для Motif в Python имеются свои привязки.
В лекции будет рассматриваться пакет Tkinter, который по сути является оберткой для Tcl/Tk — известного графического пакета для сценарного языка Tcl. На примере этого пакета легко изучить основные принципы построения графического интерфейса пользователя.
О графическом интерфейсе
Почти все современные графические интерфейсы общего назначения строятся по модели WIMP — Window, Icon, Menu, Pointer (окно, иконка, меню, указатель). Внутри окон рисуются элементы графического интерфейса, которые для краткости будут называться виджетами (widget — штучка). Меню могут располагаться в различных частях окна, но их поведение достаточно однотипно: они служат для выбора действия из набора предопределенных действий. Пользователь графического интерфейса «объясняет» компьютерной программе требуемые действия с помощью указателя. Обычно указателем служит курсор мыши или джойстика, однако есть и другие «указательные» устройства. С помощью иконок графический интерфейс приобретает независимость от языка и в некоторых случаях позволяет быстрее ориентироваться в интерфейсе.
Основной задачей графического интерфейса является упрощение коммуникации между пользователем и компьютером. Об этом следует постоянно помнить при проектировании интерфейса. Применение имеющихся в наличии у программиста (или дизайнера) средств при создании графического интерфейса нужно свести до минимума, выбирая наиболее удобные пользователю виджеты в каждом конкретном случае. Кроме того, полезно следовать принципу наименьшего удивления: из формы интерфейса должно быть понятно его поведение. Плохо продуманный интерфейс портит ощущения пользователя от программы, даже если за фасадом интерфейса скрывается эффективный алгоритм. Интерфейс должен быть удобен для типичных действий пользователя. Для многих приложений такие действия выделены в отдельные серии экранов, называемые «мастерами» (wizards). Однако если приложение — скорее конструктор, из которого пользователь может строить нужные ему решения, типичным действием является именно построение решения. Определить типичные действия не всегда легко, поэтому компромиссом может быть гибрид, в котором есть «мастера» и хорошие возможности для собственных построений. Тем не менее, графический интерфейс не является самым эффективным интерфейсом во всех случаях. Для многих предметных областей решение проще выразить с помощью деклараций на некотором формальном языке или алгоритма на сценарном языке.
