Question

Gtk是一个绑定到Python的GUI工具包。 Gevent是一个基于libevent（更新版本上的libev）和greenlets构建的Python网络库，允许在greenlet中使用网络功能而不会阻塞整个过程。

Gtk和gevent都阻塞了调度事件的主循环。如何集成他们的主循环，以便我可以在我的应用程序上接收网络事件和UI事件，而不会阻止另一个？

天真的方法是在Gtk的主循环上注册一个空闲回调，只要没有Gtk事件就会调用它。在这个回调中，我们产生了greenlet，因此可以发生网络事件，同时给出一个小的超时，因此进程不会忙等待：

from gi.repository import GLib
import gevent

def _idle():
    gevent.sleep(0.1)
    return True

GLib.idle_add(_idle)

这种方法远非理想，因为我在UI事件处理之间有100毫秒的延迟，如果我将值降低太多，我会浪费太多处理器忙等待。

我想要一个更好的方法，我的过程真正处于睡眠状态，而没有事件要处理。

PS：我已经找到了一个特定于Linux的解决方案（也可能在MacOS下运行）。我现在真正需要的是一个可行的Windows解决方案。

Answer 1

鉴于当前的gevent API，我认为没有通用的解决方案，但我认为每个平台可能都有特定的解决方案。

Posix解决方案（在Linux下测试）

由于GLib的主循环接口允许我们设置poll函数，即获取一组文件描述符并在其中一个准备就绪时返回的函数，我们定义一个poll函数，它依赖gevent的select来知道文件何时描述符准备就绪。

Gevent不公开poll()接口，select()接口有点不同，所以我们必须在调用gevent.select.select()时翻译参数和返回值。

GLib没有通过Python接口公开允许这个技巧的特定函数g_main_set_poll_func()，这使得事情变得复杂。所以我们必须直接使用C函数，为此，ctypes模块就派上用场了。

import ctypes
from gi.repository import GLib
from gevent import select

# Python representation of C struct
class _GPollFD(ctypes.Structure):
    _fields_ = [("fd", ctypes.c_int),
                ("events", ctypes.c_short),
                ("revents", ctypes.c_short)]

# Poll function signature
_poll_func_builder = ctypes.CFUNCTYPE(None, ctypes.POINTER(_GPollFD), ctypes.c_uint, ctypes.c_int)

# Pool function
def _poll(ufds, nfsd, timeout):
    rlist = []
    wlist = []
    xlist = []

    for i in xrange(nfsd):
        wfd = ufds[i]
        if wfd.events & GLib.IOCondition.IN.real:
            rlist.append(wfd.fd)
        if wfd.events & GLib.IOCondition.OUT.real:
            wlist.append(wfd.fd)
        if wfd.events & (GLib.IOCondition.ERR.real | GLib.IOCondition.HUP.real):
            xlist.append(wfd.fd)

    if timeout < 0:
        timeout = None
    else:
        timeout = timeout / 1000.0

    (rlist, wlist, xlist) = select.select(rlist, wlist, xlist, timeout)

    for i in xrange(nfsd):
        wfd = ufds[i]
        wfd.revents = 0
        if wfd.fd in rlist:
            wfd.revents = GLib.IOCondition.IN.real
        if wfd.fd in wlist:
            wfd.revents |= GLib.IOCondition.OUT.real
        if wfd.fd in xlist:
            wfd.revents |= GLib.IOCondition.HUP.real
        ufds[i] = wfd

_poll_func = _poll_func_builder(_poll)

glib = ctypes.CDLL('libglib-2.0.so.0')
glib.g_main_context_set_poll_func(None, _poll_func)

我觉得应该有更好的解决方案，因为这样我们需要知道正在使用的GLib的特定版本/名称。如果GLib在Python中暴露g_main_set_poll_func()，则可以避免这种情况。此外，如果gevent实现select()，则可以很好地实现poll()，这将使此解决方案变得更加简单。

Windows部分解决方案（丑陋和破碎）

Posix解决方案在Windows上失败，因为select()仅适用于网络套接字，而Gtk处理的内容则不然。所以我想在另一个线程中使用GLib自己的g_poll()实现（Posix上的一个瘦包装器，它是一个相当复杂的Windows实现）来等待UI事件，并将它与gevent的主端同步线程通过TCP套接字。这是一个非常难看的方法，因为它需要真正的线程（除了你可能会使用的greenlet，如果你使用gevent）和等待线程端的普通（非gevent）套接字。

Windows上太糟糕的UI事件被线程分割，因此默认情况下，一个线程不能等待另一个线程上的事件。在执行某些UI内容之前，不会创建特定线程上的消息队列。所以我不得不在等待的线程上创建一个空的WinAPI消息框（MessageBoxA()）（当然有更好的方法），并使用AttachThreadInput()破坏线程消息队列，以便它可以看到事件主线程。所有这一切都来自ctypes。

import ctypes
import ctypes.wintypes
import gevent
from gevent_patcher import orig_socket as socket
from gi.repository import GLib
from threading import Thread

_poll_args = None
_sock = None
_running = True

def _poll_thread(glib, addr, main_tid):
    global _poll_args

    # Needed to create a message queue on this thread:
    ctypes.windll.user32.MessageBoxA(None, ctypes.c_char_p('Ugly hack'),
                                     ctypes.c_char_p('Just click'), 0)

    this_tid = ctypes.wintypes.DWORD(ctypes.windll.kernel32.GetCurrentThreadId())
    w_true = ctypes.wintypes.BOOL(True)
    w_false = ctypes.wintypes.BOOL(False)

    sock = socket()
    sock.connect(addr)
    del addr

    try:
        while _running:
            sock.recv(1)
            ctypes.windll.user32.AttachThreadInput(main_tid, this_tid, w_true)
            glib.g_poll(*_poll_args)
            ctypes.windll.user32.AttachThreadInput(main_tid, this_tid, w_false)
            sock.send('a')
    except IOError:
        pass
    sock.close()

class _GPollFD(ctypes.Structure):
    _fields_ = [("fd", ctypes.c_int),
                ("events", ctypes.c_short),
                ("revents", ctypes.c_short)]

_poll_func_builder = ctypes.CFUNCTYPE(None, ctypes.POINTER(_GPollFD), ctypes.c_uint, ctypes.c_int)
def _poll(*args):
    global _poll_args
    _poll_args = args
    _sock.send('a')
    _sock.recv(1)

_poll_func = _poll_func_builder(_poll)

# Must be called before Gtk.main()
def register_poll():
    global _sock

    sock = gevent.socket.socket()
    sock.bind(('127.0.0.1', 0))
    addr = sock.getsockname()
    sock.listen(1)

    this_tid = ctypes.wintypes.DWORD(ctypes.windll.kernel32.GetCurrentThreadId())
    glib = ctypes.CDLL('libglib-2.0-0.dll')
    Thread(target=_poll_thread, args=(glib, addr, this_tid)).start()
    _sock, _ = sock.accept()
    sock.close()

    glib.g_main_context_set_poll_func(None, _poll_func)

# Must be called after Gtk.main()
def clean_poll():
    global _sock, _running
    _running = False
    _sock.close()
    del _sock

到目前为止，应用程序运行并对点击和其他用户事件做出正确反应，但窗口内没有任何内容（我可以看到框架和粘贴在其中的背景缓冲区）。在线程和消息队列的重整中可能缺少某些重绘命令。我不知道如何修复它。有帮助吗？如何更好地了解如何做到这一点？

Answer 2

或者您可以创建一个单独的线程来处理Gevent主循环。而且你需要一种机制来将安全从一个线程切换到另一个线程。

将安全性从gui线程切换到Gevent线程（类似于Stackless已提供的内容：switching between diff OS threads in Stackless Python）。切换安全的解决方案是使用libev.ev_async。

示例代码：

def in_gevent_thread(data_to_send):
  #now you are in gevent thread, so you can use safe greenlet + and network stuff
    ...

def on_button_click():
  #now you are in gui thread
  safe_switch = gevent.core.async(gevent_hub.loop)
  safe_switch.callback = functools.partial(in_gevent_thread, data_to_send)
  safe_switch.send()

从gevent线程切换回gui线程应该很容易。类似于WinApi PostThreadMessage的东西也应该在gtk中......

Answer 3

如果使用glib timeout_add而不是idle_add，那么对CPU成本的影响微乎其微（我甚至没有注意到）。以下是GTK2 + gevent的完整示例：

import gtk
import gobject

import gevent
from gevent.server import StreamServer
from gevent.socket import create_connection


def handle_tcp(socket, address):
    print 'new tcp connection!'
    while True:
        socket.send('hello\n')
        gevent.sleep(1)


def client_connect(address):
    sockfile = create_connection(address).makefile()
    while True:
        line = sockfile.readline()  # returns None on EOF
        if line is not None:
            print "<<<", line,
        else:
            break


def _trigger_loop():
    gobject.timeout_add(10, gevent_loop, priority=gobject.PRIORITY_HIGH)


def gevent_loop():
    gevent.sleep(0.001)
    _trigger_loop()
    return False


tcp_server = StreamServer(('127.0.0.1', 1234), handle_tcp)
tcp_server.start()
gevent.spawn(client_connect, ('127.0.0.1', 1234))
gevent.spawn(client_connect, ('127.0.0.1', 1234))

_trigger_loop()
gtk.main()

如何将Python GTK与gevent集成？

3 个答案:

Posix解决方案（在Linux下测试）

Windows部分解决方案（丑陋和破碎）