Python实现定时器的几种方式（超详细）

✨前言：

在Python编程中，定时器是一种非常有用的工具，用于执行特定任务或函数，例如定时任务、轮询操作、定时检查等。Python提供了多种方式来创建和使用定时器，本文将介绍一些高级的定时器使用方式，包括使用threading模块、使用schedule库以及在异步编程中使用定时器。

👉1 使用time.sleep()结合循环

这是最基础的计时方法，通过让程序暂停一定时间来实现简单的定时任务。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
"""
# @Time    : 2024/4/26
# @Author  : Summer
# @File    : test
# @describe:
"""

import time


def task():
    print("任务执行中...")


interval = 5  # 间隔5秒

while True:
    task()
    time.sleep(interval)

👉2.使用threading.Timer

threading.Timer是Python标准库threading中的一个类，用于在指定时间后启动一个任务。它主要用于简单的延迟任务执行，适合于不需要复杂调度逻辑的场景。其使用相对简单，但在处理复杂的调度任务时可能会显得力不从心。
常用场景
延迟执行任务：在需要任务延迟一段时间执行时，如启动延迟、简单重试机制等。
单次定时任务：适合于只需要执行一次的定时任务。
常用方法
创建和启动定时器:

import threading

def my_task():
    print("My Task Executing")

timer = threading.Timer(10, my_task)  # 10秒后执行my_task
timer.start()

取消定时器: 如果定时器尚未执行，可以使用cancel()方法取消。

timer.cancel()

👉3 使用sched模块

sched模块是Python自带的一个事件调度模块，它提供了一个通用的方法来定时运行任务。

3.1 enter

enter(delay, priority, action, argument=(), kwargs={})
这个方法用于调度一个事件。事件将会在指定的延迟时间delay后被执行。priority参数用于同一时间到达的两个事件进行排序：具有较小priority值的事件会被先执行。action参数则是当事件被执行时会调用的函数，argument是传递给action的参数组成的元组，kwargs是传递给action的关键字参数组成的字典。
调用enter方法会返回一个事件对象，这个对象可以用于后续取消该事件。

3.2 cancel(evt)

cancel(event)
此方法用于取消一个已经被安排的事件。要取消一个事件，你需要传递给cancel方法之前调用enter方法时返回的事件对象。一旦取消，该事件就不会执行。
如果尝试取消一个不存在或已经执行的事件，则会抛出一个ValueError异常。

3.3 empty

empty()
这个方法用于检查调度器队列中是否有待执行的事件。如果事件队列为空，它返回True，否则返回False。

没有事件等待执行通常意味着调度器的run方法将立即返回，因为它没有任何工作可做。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
"""
# @Time    : 2024/4/26
# @Author  : Summer
# @File    : test
# @describe:
"""

import sched
import time
from datetime import datetime

# 初始化sched模块的scheduler类
schedule = sched.scheduler(time.time, time.sleep)


def task(inc):
    now = datetime.now()
    ts = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    print("Task executed at:", ts)
    # 这里安排下一次执行的任务
    evt = schedule.enter(inc, 0, task, (inc,))

    # 假设我们在这里确定了需要取消未来某个计划任务的条件
    # 这里仅为示例，实际情况下应依据具体逻辑
    if datetime.now().second % 10 == 0:  # 假设当当前秒数是10的倍数时取消后续任务
        print("Cancelling the future task.")
        schedule.cancel(evt)  # 取消未来的任务


def func(inc=5):
    # 调度第一次执行任务
    schedule.enter(0, 0, task, (inc,))
    schedule.run()


func()

# 示例结束后，检查调度器队列是否为空
if schedule.empty():
    print("Scheduler queue is empty. No more tasks to run.")

在上面的例子中，我们调度了两个事件，但在事件真正开始之前我们取消了第一个事件。然后我们检查了调度器队列是否为空，这将决定是否有更多的工作需要执行。请注意，cancel的调用应该在run方法调用之前，以便正确地取消事件。在run之后调用cancel将没有任何效果，因为此时事件可能已经执行完毕。

👉4 使用APScheduler

APScheduler是一个Python库，用于开发复杂的任务调度。与threading.Timer相比，APScheduler提供了丰富的功能，如任务持久化、作业存储选择、多种触发条件等，更适合于需要复杂调度策略的应用。
常用场景
周期性任务调度：例如，定时进行数据库的备份、定期清理日志文件等。
动态任务调度：可以根据运行时的情况动态地添加、修改或删除任务。
多种调度策略：支持定点、定时、间隔、cron等多种调度方式。
常用方法
初始化调度器：选择合适的调度器，如阻塞、后台等。

from apscheduler.schedulers.background import BackgroundScheduler
scheduler = BackgroundScheduler()

添加作业：根据需要选择作业的执行周期，配置作业。

def my_task():
    print("My Task Executing")

# 按间隔时间执行
scheduler.add_job(my_task, 'interval', minutes=10)

# 使用cron表达式执行
scheduler.add_job(my_task, 'cron', day_of_week='mon-fri', hour=6)

启动、关闭调度器：

scheduler.start()  # 启动调度器

# 如需关闭调度器
scheduler.shutdown()

作业的暂停、恢复和移除：

job = scheduler.add_job(my_task, 'interval', hours=2)
job.pause()  # 暂停作业
job.resume()  # 恢复作业
job.remove()  # 移除作业

👉5 使用timeit模块

主要用于测量小段代码的执行时间，虽然不是用来作为定时器，但在某些情况下可以用来作为计时工具。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
"""
# @Time    : 2024/4/26
# @Author  : Summer
# @File    : test
# @describe:
"""

import timeit


def task():
    print("任务执行中...")


# timeit默认执行1000000次，这里设置number=1做演示
timeit.timeit(task, number=1)

👉6 使用asyncio

在Python3.4以上版本中，可以使用asyncio实现异步的定时器。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
"""
# @Time    : 2024/4/26
# @Author  : Summer
# @File    : test
# @describe:
"""

import asyncio


async def task():
    print("任务执行中...")


async def main():
    while True:
        await task()
        await asyncio.sleep(5)

asyncio.run(main())

👉7 Celery

Celery是一个强大的分布式任务队列系统，允许你在一个或多个工作节点上执行异步和定时任务。它支持多种消息代理作为任务队列的后端，如RabbitMQ、Redis等。

常用场景
分布式系统中的异步任务处理：例如，在Web应用中异步发送电子邮件、生成报表等。
周期性任务调度：利用Celery Beat，可以很方便地实现周期性任务的调度，如每天清理数据库、定时抓取数据等。
执行周期性任务（结合Celery Beat）：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8
"""
# @Time    : 2024/4/26
# @Author  : Summer
# @File    : test
# @describe:
"""

from celery import Celery
from datetime import timedelta

app = Celery('tasks', broker='redis://localhost:6379/0')


@app.task
def my_task(arg):
    print(arg)


app.conf.beat_schedule = {
    'execute-my-task-every-10-seconds': {
        'task': 'my_task',
        'schedule': timedelta(seconds=10),
        'args': ("Periodic task executed",)
    },
}

📚 总结

定时器是Python编程中的一个重要工具，用于执行定时任务和操作。本文介绍了多种高级的定时器使用方式，包括使用 threading 模块、schedule 库以及在异步编程中使用定时器。选择合适的方法取决于具体需求和项目的要求。无论你选择哪种方式，希望本文提供的示例代码和说明能帮助大家更好地使用定时器来管理任务和操作。