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スレッド間通信のためにQueueを追加し、Queueの受信ループを追加したところ、通信相手のスレッドが停止(SleepあるいはSuspend)してしまったかのような状態になりました。受信内容を表示させるための、tk.Textウィジットへの処理で停止していることが分かりました。

<知りたいこと>
 デバッグ方法として、どのように切り分けていけば良いかご教示をお願いします。
 tk.Textウィジットへ出力とQueueの受信ループを共存させるにはどのようにしたらよいかご教示をお願いします。

<具体的な事象>
以下に示す簡略化コードと対比して説明します。
サブスレッドA:通信スレッドー>class_Communicaiotn_subthreadに相当
サブスレッドB:GUI用スレッドー>class_MainScreen_subthreadに相当
メインスレッド:GUIスレッドー>class_MainScreenInit内self.MainWindow.mainloop()に相当
GUI定期処理:外部割込みに応じたGUIへの処理 class_MainScreenInit内MainWindow_Com関数に相当
上記のような処理が独立して動作する状態です。

動作の目的:メインスレッドから外部通信により機器の状態を取得する。
1.メインスレッドからQueueを介して、サブスレッドAへコマンド送信を依頼。
2.サブスレッドAは外部通信を行い、データ取得通知(外部通信側にバッファする機構があるため)を受信する。
3.サブスレッドAはデータ取得通知をもとに、データを取得する。(データ取得通知が終わるまで)
4.サブスレッドAは取得データをある程度バッファして整形し、サブスレッドBへQueueを介して引き渡す。
5.サブスレッドBは、処理1に必要なデータか判断して、必要な場合、Queueを介してメインスレッドへ引き渡す。かつtk.Textへデータを出力する。
6.メインスレッドは、サブスレッドBが挿入するQueueを受信ループで待つ。
このような流れですが、処理6に入ると、サブスレッドBがtk.Textへデータを出力部分で停止して、永久にメインスレッドにデータが渡りません。メインスレッド(空回り状態)、サブスレッドAは動作しています。

処理6をスキップすると、処理5は正常にtk.Textへデータを出力します。

元のソースコードは複雑なので、マルチスレッド処理部分を簡略化して記述しましたが。簡略化したコードは以下です。

import time
import traceback

import threading
from queue import Empty, Queue

import tkinter as tk

def_queue = {'com_send':0,'com_recv':1}

class class_MainScreenCom(object):
    def __init__(self, queue_list:list()):
        self.queue_list = queue_list
        self.share_obj = list()
        return

    def run(self):
        gui_sub_thread = class_MainScreen_subthread(self.queue_list)
        gui_sub_thread.share(self.share_obj)
        gui_sub_thread.start()

        gui_obj = class_MainScreenInit(self.queue_list)
        gui_obj.share(self.share_obj)
        gui_obj.run()

        gui_sub_thread.join()
        return

class class_MainScreenInit(object):
    def __init__(self, queue_list:list()):
        self.cmd_count = 0

        self.hQueue_Com_send = queue_list[def_queue['com_send']]
        self.hQueue_Com_recv = queue_list[def_queue['com_recv']]

        self.hQueue_GUI = Queue()

        self.MainWindow = tk.Tk()
        geo_string = "400x200+0+0"
        self.MainWindow.geometry(geo_string)

        _InFrame_ = tk.Frame(
            self.MainWindow,
            )

        self.btnSendCmd = tk.Button(
            _InFrame_,
            text = 'send',
            command = self.send_clicked,
            )

        self.txtMsg = tk.Text(
            _InFrame_,
            )


        _InFrame_.pack()
        self.btnSendCmd.pack()
        self.txtMsg.pack()

        self.MainWindow.bind('<Destroy>',self._quit)

        return

    def _quit(self, event):
        return

    def share(self, share_obj):
        share_obj.append(self)

    def run(self):
        self.MainWindow.after(100,self.MainWindow_Com)
        self.MainWindow.mainloop()

        return

    def send_clicked(self):
        recv_try_interval = 0.1
        recv_data = list()

        for i in range(8):
            self.hQueue_Com_recv.put(self.cmd_count)
            self.cmd_count += 1
            time.sleep(recv_try_interval*2)

        #return #ここでreturnするとTextに正常に表示できる。

        while len(recv_data) < 8:
            time.sleep(recv_try_interval)

            while not self.hQueue_GUI.empty():
                try:
                    item = self.hQueue_GUI.get(block=False)
                    print('[GUI]hQueue_GUI:{0}'.format(item))
                    if isinstance(item,dict):
                        recv_data.append(item)
                except:
                    traceback.print_exc()

        return

    def MainWindow_Com(self):
        self.MainWindow.after(100,self.MainWindow_Com)
        return


class class_MainScreen_subthread(threading.Thread):
    def __init__(self, queue_list:list(), group = None, target = None, name = None, args = (), kwargs = None, daemon = None):
        self.loop_flg = True
        self.hQueue_Com_send = queue_list[def_queue['com_send']]
        self.hQueue_Com_recv = queue_list[def_queue['com_recv']]

        return super().__init__()

    def join(self, timeout = None):
        self.loop_flg = False
        return super().join(timeout)

    def share(self, share_obj):
        self.share_obj = share_obj

    def run(self):
        recv_try_interval = 0.1
        ret_param = None
        cmd_set = dict()

        while(self.loop_flg):
            time.sleep(recv_try_interval)

            while not self.hQueue_Com_send.empty():
                try:
                    item = self.hQueue_Com_send.get(block=False)
                    print('[GUI]hQueue_Com_send:{0}'.format(item))
                    if isinstance(item,int):
                        ret_param = item + 1
                except:
                    traceback.print_exc()

            if ret_param != None:
                ntime = time.time()
                if ret_param in cmd_set:
                    cmd_set[ret_param] = ntime
                else:
                    cmd_set.setdefault(ret_param, ntime)
                ret_param = None

            if len(cmd_set) >= 8:
                for cmd in cmd_set:
                    set_item = {cmd:cmd_set[cmd]}
                    self.share_obj[0].txtMsg.insert(tk.END,set_item)
                    self.share_obj[0].hQueue_GUI.put(set_item)
                else:
                    cmd_set.clear()

class class_Communicaiotn_subthread(threading.Thread):
    def __init__(self, queue_list:list(), group = None, target = None, name = None, args = (), kwargs = None, daemon = None):
        self.loop_flg = True
        self.hQueue_Com_send = queue_list[def_queue['com_send']]
        self.hQueue_Com_recv = queue_list[def_queue['com_recv']]

        return super().__init__()

    def join(self, timeout = None):
        self.loop_flg = False
        return super().join(timeout)

    def run(self):
        recv_try_interval = 0.1
        ret_param = None

        while(self.loop_flg):
            time.sleep(recv_try_interval)

            while not self.hQueue_Com_recv.empty():
                try:
                    item = self.hQueue_Com_recv.get(block=False)
                    print('[COM]hQueue_Com_recv:{0}'.format(item))

                    if isinstance(item,int):
                        ret_param = item + 1
                        self.hQueue_Com_recv.put('get send_cmd')
                        time.sleep(recv_try_interval)
                    elif isinstance(item,str):
                        if item == 'get send_cmd':
                            self.hQueue_Com_send.put(ret_param)
                except:
                    traceback.print_exc()

        return super().run()    

class class_AppStart():
    def __init__(self):
        self.hQueue_ComSend = Queue()
        self.hQueue_ComRecv = Queue()
        self.hQueue_ScreenSend = Queue()
        self.hQueue_ScreenRecv = Queue()
        return

    def run(self):
        queue_list = [self.hQueue_ComSend,self.hQueue_ComRecv,self.hQueue_ScreenSend,self.hQueue_ScreenRecv]
        threadCom = class_Communicaiotn_subthread(queue_list)
        threadCom.start()

        gui_obj = class_MainScreenCom(queue_list)
        gui_obj.run()

        threadCom.join()

        return


if __name__ == '__main__':
    app_obj = class_AppStart()
    app_obj.run()

2
  • 1
    ちゃんと読んでいないんですが、GUI関連(tk)の部分のサンプルコードは再現に必須ですか?もし不要でしたら取り除いたほうが再現がしやすくなります。
    – PicoSushi
    Commented 2019年8月22日 6:58
  • どうやら関係がありそうです。本番コードでは、サブスレッドBの処理5相当のところで、Tk.Textウィジットへ受信内容を書き出す処理があるのですが、この処理で一切応答がなくなっていることが分かりました。 Commented 2019年8月22日 8:13

1 件の回答 1

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実際の現象では時系列的に「処理5」よりも「処理6」の方が先に実行されています。
そして実際の「処理5」の中は、「tk.Textへデータを出力する」が先で「Queueを介してメインスレッドへ引き渡す」が後でした。

調査方法としては泥臭いprint()挿入でやってみました。
対処も含めて以下の様になります。

  1. 問題となっていそうなメインスレッドのdef send_clicked(self):while len(recv_data) < 8:ループ内の適当な箇所にprint()を仕掛ける → 以下が判明

    • 初期値が0のrecv_dataが8以上になったらループ終了のはず
    • recv_dataのカウントアップはself.hQueue_GUIキューからのデータ取得
    • ただしself.hQueue_GUIキューは空のまま無限ループ状態
    • 誰が何処でhQueue_GUIへのキューイングしているかエディタのgrepで検索
    • class class_MainScreen_subthread(threading.Thread):def run(self):self.share_obj[0].hQueue_GUI.put(set_item)でキューイングしている
  2. サブスレッドの上記処理の前後にprint()を仕掛ける → 以下が判明

    • キューイングの直前のself.share_obj[0].txtMsg.insert(tk.END,set_item)の処理から戻っていないためキューイングが呼ばれていない
    • 上記Textウィジェットへの挿入だけコメントアウトすると、テキストは表示されないが、処理は停止しない
    • おそらくメインスレッドが「send」ボタン処理内で実質的無限ループしている最中に、メインスレッドの担当するUI部品(Textウィジェット)をサブスレッドから更新しようとしたためにデッドロック状態が発生と判断
  3. 対処としては、Queue受信ループを「send」ボタン処理から外して他に移動させる

    • メインスレッド内で既に定期的に呼ばれる処理はないか確認(無ければ新規に追加)
    • def send_clicked(self):直後のdef MainWindow_Com(self):が該当
    • def send_clicked(self):のQueue受信ループを(そのままではなく相当の処理にして)def MainWindow_Com(self):に移動
  4. tk.Textウィジットへ出力とQueueの受信ループを共存させる変更の詳細は以下

    • def send_clicked(self):ではQueue受信ループの前にreturnで終了
    • recv_data = list()def send_clicked(self):からdef __init__(self, queue_list:list()):に移動して頭にself.を追加
    • Queue受信ループの内側のループだけをdef MainWindow_Com(self):に移動
    • recv_data.append(item)の頭にself.を追加

def MainWindow_Com(self):の処理は以下になります。

def MainWindow_Com(self):
    while not self.hQueue_GUI.empty():
        try:
            item = self.hQueue_GUI.get(block=False)
            print('[GUI]hQueue_GUI:{0}'.format(item))
            if isinstance(item,dict):
                self.recv_data.append(item)  #### self. を追加
        except:
            traceback.print_exc()

    self.MainWindow.after(100,self.MainWindow_Com)
    return
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  • 毎々ありがとうございます。この方法であると、正しい動作になりました。 Commented 2019年8月23日 0:06
  • QueueにPutした後に、ウィジットの処理をするほうが良いようです。 Commented 2019年8月23日 1:01

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