Python 通过 REPL 与阻塞循环交互的最佳实践

Question

我的程序涉及阻塞循环。我想在程序处于运行ning.

时使用 python REPL 修改程序状态

上下文：

我的 python 代码中经常有一个阻塞循环：

# main.py
import itertools
import time
global_state = 123

if __name__ == "__main__":
    print("Starting main loop")
    m = 0
    for n in itertools.count():
        time.sleep(1)  # "computation"
        global_state += 1
        m += 10
        print(f"{n=}, {m=}, {global_state=}")

当我在命令行运行这个程序时，我得到这样的东西：

$ python -i main.py
Starting main loop
n=0, m=10, global_state=124
n=1, m=20, global_state=125
n=2, m=30, global_state=126
...

循环将运行数小时或数天。有时，在循环运行ning 期间，我希望以交互方式修改某些程序状态。例如，我想设置 global_state = -1000 或 m = 75。但是 loop 函数正在阻塞...

交互式修改程序状态的方法

方法 1：停止并重新启动循环

我可以使用 KeyboardInterrupt 来停止循环。由于我已经使用 -i 交互式标志调用了 python，因此我可以在交互式 REPL 中修改全局状态。然后我重新启动循环。这是一个简单的方法，但它有缺点：

如果循环修改了全局状态（或有任何副作用），则在引发 KeyboardInterrupt 时全局状态可能会处于不一致的状态；异常可能在循环控制流中的任何一点引发，正确处理此异常可能很棘手，尤其是在业务逻辑复杂的情况下。
当重新开始循环时，计数器n将被重置为零。循环使用的其他状态变量（例如 m）也可能被重置或处于不一致状态。

方法 2：使用线程

我可以将循环包装在一个函数中，然后使用 threading 到运行另一个线程中的函数：

def loop():
    print("Starting main loop")
    m = 0
    for n in itertools.count():
        time.sleep(1)  # "computation"
        global_state += 1
        m += 10
        print(f"{n=}, {m=}, {global_state=}")
import threading
thread = threading.Thread(target=loop)
thread.start()

当我调用 python -i main.py 时，我可以使用 REPL 与全局状态交互，作为另一个线程中的循环运行。 loop 函数仍然像以前一样从 print 到 stdout。这种方法的缺点是：

我无法再与循环的局部状态交互（例如，我无法修改 m），因为局部状态被包裹在一个函数中。这是一个主要缺点。
使用线程使程序更脆弱；线程可能会崩溃，需要小心处理线程中引发的异常。如果线程阻塞或崩溃或挂起，则很难恢复。
停止循环变得更加困难，因为 KeyboardInterrupt 不再是一个选项（相反，我需要与线程“合作”，向它发送一些它应该自我终止的信号）。

方法 3：从循环内进入 REPL

可以配合循环掉入repl:

import os
import code
if __name__ == "__main__":
    ...
    for n in itertools.count():
        ...  # business logic
        if os.stat("use_repl.txt").st_size > 0:  # file nonempty             
            code.interact(local=locals())

这里我们使用一个文件在我们想要修改状态时向循环发出信号。如果“use_repl.txt”文件是非空的，那么循环然后调用 code.interact 来创建一个交互式控制台。这有一个额外的好处，即使循环被包裹在一个函数中也能正常工作；局部变量被加载到交互式控制台中。缺点：

每次通过循环读取“use_repl.txt”文件感觉有点笨拙。但是，还有什么方法可以（合作地）向循环发出信号，表明它应该创建一个 REPL？
调用 code.interact 时循环暂停。这不同于基于 threading 的解决方案，其中循环运行是连续的。这可能是优势也可能是劣势，具体取决于您的用例。
code.interact 创建的 REPL 不如 python 的本机交互模式完善。例如，制表符完成功能不再有效。

调用 code.interact 的替代方法是调用 breakpoint 内置函数。另一种选择是调用 break 关键字，退出循环。然后可以修改状态并重新启动循环（如方法 1 中所示），而不必担心 KeyboardInterrupt 会创建不一致的状态。

问题：

有没有我错过的方法？所考虑的每种方法都有明显的缺点......是否有关于实现预期结果的最佳实践？

Answer 1

调试程序，当你想要inspect/modify状态时暂停它，然后恢复。

Answer 2

受 xaa 的启发 :

import pdb
import signal
signal.signal(signal.SIGINT, pdb.Pdb().sigint_handler)

这会设置一个信号处理程序来捕获 SIGINT（否则会被翻译成 KeyboardInterrupt），并在按下 CTRL-C 时掉落到 pdb。因此 CTRL-C 可用于中断循环并在任何时候检查或修改状态，并且可以通过在 pdb 提示符下键入 continue 来恢复执行。

Python 通过 REPL 与阻塞循环交互的最佳实践

Python best practice for interacting with blocking loop via REPL

python

loops

interactive

read-eval-print-loop

上下文：

交互式修改程序状态的方法

方法 1：停止并重新启动循环

方法 2：使用线程

方法 3：从循环内进入 REPL

问题：