15. Taken - veel werk op de achtergrond doen

Hint

De codesnippers op deze pagina hebben de volgende import nodig als u buiten de console van PyQGIS bent:

 1from qgis.core import (
 2  QgsProcessingContext,
 3  QgsTaskManager,
 4  QgsTask,
 5  QgsProcessingAlgRunnerTask,
 6  Qgis,
 7  QgsProcessingFeedback,
 8  QgsApplication,
 9  QgsMessageLog,
10)

15.1. Introductie

Verwerken op de achtergrond met behulp van threads is een manier om een reagerende gebruikersinterface te behouden wanneer veel verwerking wordt uitgevoerd. Taken kunnen worden gebruikt om threading te gebruiken in QGIS.

Een taak (QgsTask) is een container voor de code om op de achtergrond te worden uitgevoerd, en de taakbeheerder (QgsTaskManager) wordt gebruikt om het uitvoeren van de taken te beheren. Deze klassen vereenvoudigen het verwken op de achtergrond in QGIS door mechanismen te verschaffen voor signaleren, voortgang rapporteren en toegang tot de status voor processen op de achtergrond. Taken kunnen worden gegroepeerd met behulp van subtaken.

Normaal gesproken wordt de globale taakbeheerder (te vinden met QgsApplication.taskManager()). Dit betekent dat uw taken niet de enige taken zijn die worden beheerd door de taakbeheerder.

Er zijn verschillende manieren om een taak voor QGIS te maken:

  • Maak uw eigen taak door QgsTask uit te breiden

    class SpecialisedTask(QgsTask):
        pass
    
  • Maak een taak uit een functie.

     1def heavyFunction():
     2    # Some CPU intensive processing ...
     3    pass
     4
     5def workdone():
     6    # ... do something useful with the results
     7    pass
     8
     9task = QgsTask.fromFunction('heavy function', heavyFunction,
    10                     onfinished=workdone)
    
  • Maak een taak uit een algoritme van Processing.

    1params = dict()
    2context = QgsProcessingContext()
    3feedback = QgsProcessingFeedback()
    4
    5buffer_alg = QgsApplication.instance().processingRegistry().algorithmById('native:buffer')
    6task = QgsProcessingAlgRunnerTask(buffer_alg, params, context,
    7                           feedback)
    

Waarschuwing

Elke taak op de achtergrond (ongeacht hoe die is gemaakt) moet NOOIT een QObject gebruiken dat leeft in de hoofdthread, zoals toegang tot QgsVectorLayer, QgsProject of op de GUI gebaseerde bewerkingen uitvoeren, zoals het maken van nieuwe widgets of interactief zijn met bestaande widgets. Toegang tot of aanpassen van widgets voor Qt moet alleen gebeuren vanuit de hoofdthread. Gegevens die worden gebruikt in een taak moeten zijn gekopieerd voordat de taak wordt gestart. Pogingen om ze te gebruiken vanuit threads voor de achtergrond zal leiden tot crashes.

Afhankelijkheden tussen taken kunnen worden beschreven met de functie addSubTask() van QgsTask. Wanneer een afhankelijkheid wordt aangegeven,zal de taakbeheerder automatisch bepalen doe die afhankelijkheden zullen worden uitgevoerd. Waar mogelijk worden afhankelijkheden parallel uitgevoerd om ze zo snel als mogelijk voltooid te krijgen. Indien een taak waarvan een andere taak afhankelijk is wordt geannuleerd, zal de afhankelijke taak ook worden geannuleerd. Circulaire afhankelijkheden kunnen vastlopers mogelijk maken, wees dus voorzichtig.

Of een taak afhankelijk is van het feit of een laag beschikbaar is kan worden aangegeven met behulp van de functie setDependentLayers() van QgsTask. Indien een laag, waarvan de taak afhankelijk is, niet beschikbaar is, wordt de taak geannuleerd.

Als de taak eenmaal is gemaakt kan die voor uitvoering in een schema worden geplaatst met behulp van de functie addTask() van de taakbeheerder. Toevoegen van een taak aan de beheerder draagt automatisch het eigendom van die taak over aan de beheerder en de beheerder zal taken opschonen en verwijderen nadat zij zijn uitgevoerd. Het in schema zetten van de taken wordt beïnvloed door de prioriteit van de taak, die wordt ingesteld in addTask().

De status van taken kan worden gemonitord met behulp van signalen en functies van QgsTask en QgsTaskManager.

15.2. Voorbeelden

15.2.1. QgsTask uitbreiden

In dit voorbeeld breidt RandomIntegerSumTask QgsTask uit en zal 100 willekeurige integers tussen 0 en 500 genereren gedurende een gespecificeerde tijdperiode. Als het willekeurige getal 42 is zal de taak worden afgebroken en een uitzondering opgeworpen. Verscheidene instances van RandomIntegerSumTask (met subtaken) worden gemaakt en toegevoegd aan de taakbeheerder, wat twee typen afhankelijkheden demonstreert.

  1import random
  2from time import sleep
  3
  4from qgis.core import (
  5    QgsApplication, QgsTask, QgsMessageLog,
  6    )
  7
  8MESSAGE_CATEGORY = 'RandomIntegerSumTask'
  9
 10class RandomIntegerSumTask(QgsTask):
 11    """This shows how to subclass QgsTask"""
 12
 13    def __init__(self, description, duration):
 14        super().__init__(description, QgsTask.CanCancel)
 15        self.duration = duration
 16        self.total = 0
 17        self.iterations = 0
 18        self.exception = None
 19
 20    def run(self):
 21        """Here you implement your heavy lifting.
 22        Should periodically test for isCanceled() to gracefully
 23        abort.
 24        This method MUST return True or False.
 25        Raising exceptions will crash QGIS, so we handle them
 26        internally and raise them in self.finished
 27        """
 28        QgsMessageLog.logMessage('Started task "{}"'.format(
 29                                     self.description()),
 30                                 MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Info)
 31        wait_time = self.duration / 100
 32        for i in range(100):
 33            sleep(wait_time)
 34            # use setProgress to report progress
 35            self.setProgress(i)
 36            arandominteger = random.randint(0, 500)
 37            self.total += arandominteger
 38            self.iterations += 1
 39            # check isCanceled() to handle cancellation
 40            if self.isCanceled():
 41                return False
 42            # simulate exceptions to show how to abort task
 43            if arandominteger == 42:
 44                # DO NOT raise Exception('bad value!')
 45                # this would crash QGIS
 46                self.exception = Exception('bad value!')
 47                return False
 48        return True
 49
 50    def finished(self, result):
 51        """
 52        This function is automatically called when the task has
 53        completed (successfully or not).
 54        You implement finished() to do whatever follow-up stuff
 55        should happen after the task is complete.
 56        finished is always called from the main thread, so it's safe
 57        to do GUI operations and raise Python exceptions here.
 58        result is the return value from self.run.
 59        """
 60        if result:
 61            QgsMessageLog.logMessage(
 62                'RandomTask "{name}" completed\n' \
 63                'RandomTotal: {total} (with {iterations} '\
 64              'iterations)'.format(
 65                  name=self.description(),
 66                  total=self.total,
 67                  iterations=self.iterations),
 68              MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Success)
 69        else:
 70            if self.exception is None:
 71                QgsMessageLog.logMessage(
 72                    'RandomTask "{name}" not successful but without '\
 73                    'exception (probably the task was manually '\
 74                    'canceled by the user)'.format(
 75                        name=self.description()),
 76                    MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Warning)
 77            else:
 78                QgsMessageLog.logMessage(
 79                    'RandomTask "{name}" Exception: {exception}'.format(
 80                        name=self.description(),
 81                        exception=self.exception),
 82                    MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Critical)
 83                raise self.exception
 84
 85    def cancel(self):
 86        QgsMessageLog.logMessage(
 87            'RandomTask "{name}" was canceled'.format(
 88                name=self.description()),
 89            MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Info)
 90        super().cancel()
 91
 92
 93longtask = RandomIntegerSumTask('waste cpu long', 20)
 94shorttask = RandomIntegerSumTask('waste cpu short', 10)
 95minitask = RandomIntegerSumTask('waste cpu mini', 5)
 96shortsubtask = RandomIntegerSumTask('waste cpu subtask short', 5)
 97longsubtask = RandomIntegerSumTask('waste cpu subtask long', 10)
 98shortestsubtask = RandomIntegerSumTask('waste cpu subtask shortest', 4)
 99
100# Add a subtask (shortsubtask) to shorttask that must run after
101# minitask and longtask has finished
102shorttask.addSubTask(shortsubtask, [minitask, longtask])
103# Add a subtask (longsubtask) to longtask that must be run
104# before the parent task
105longtask.addSubTask(longsubtask, [], QgsTask.ParentDependsOnSubTask)
106# Add a subtask (shortestsubtask) to longtask
107longtask.addSubTask(shortestsubtask)
108
109QgsApplication.taskManager().addTask(longtask)
110QgsApplication.taskManager().addTask(shorttask)
111QgsApplication.taskManager().addTask(minitask)
 1RandomIntegerSumTask(0): Started task "waste cpu subtask shortest"
 2RandomIntegerSumTask(0): Started task "waste cpu short"
 3RandomIntegerSumTask(0): Started task "waste cpu mini"
 4RandomIntegerSumTask(0): Started task "waste cpu subtask long"
 5RandomIntegerSumTask(3): Task "waste cpu subtask shortest" completed
 6RandomTotal: 25452 (with 100 iterations)
 7RandomIntegerSumTask(3): Task "waste cpu mini" completed
 8RandomTotal: 23810 (with 100 iterations)
 9RandomIntegerSumTask(3): Task "waste cpu subtask long" completed
10RandomTotal: 26308 (with 100 iterations)
11RandomIntegerSumTask(0): Started task "waste cpu long"
12RandomIntegerSumTask(3): Task "waste cpu long" completed
13RandomTotal: 22534 (with 100 iterations)

15.2.2. Taak uit functie

Maak een taak uit een functie (in dit voorbeeld doSomething). De eerste parameter van de functie zal de klasse QgsTask voor de functie bevatten. Een belangrijke (benoemde) parameter is on_finished, die een functie specificeert die zal worden aangeroepen als de taak is voltooid. De functie doSomething in dit voorbeeld heeft een aanvullende benoemde parameter wait_time.

 1import random
 2from time import sleep
 3
 4MESSAGE_CATEGORY = 'TaskFromFunction'
 5
 6def doSomething(task, wait_time):
 7    """
 8    Raises an exception to abort the task.
 9    Returns a result if success.
10    The result will be passed, together with the exception (None in
11    the case of success), to the on_finished method.
12    If there is an exception, there will be no result.
13    """
14    QgsMessageLog.logMessage('Started task {}'.format(task.description()),
15                             MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Info)
16    wait_time = wait_time / 100
17    total = 0
18    iterations = 0
19    for i in range(100):
20        sleep(wait_time)
21        # use task.setProgress to report progress
22        task.setProgress(i)
23        arandominteger = random.randint(0, 500)
24        total += arandominteger
25        iterations += 1
26        # check task.isCanceled() to handle cancellation
27        if task.isCanceled():
28            stopped(task)
29            return None
30        # raise an exception to abort the task
31        if arandominteger == 42:
32            raise Exception('bad value!')
33    return {'total': total, 'iterations': iterations,
34            'task': task.description()}
35
36def stopped(task):
37    QgsMessageLog.logMessage(
38        'Task "{name}" was canceled'.format(
39            name=task.description()),
40        MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Info)
41
42def completed(exception, result=None):
43    """This is called when doSomething is finished.
44    Exception is not None if doSomething raises an exception.
45    result is the return value of doSomething."""
46    if exception is None:
47        if result is None:
48            QgsMessageLog.logMessage(
49                'Completed with no exception and no result '\
50                '(probably manually canceled by the user)',
51                MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Warning)
52        else:
53            QgsMessageLog.logMessage(
54                'Task {name} completed\n'
55                'Total: {total} ( with {iterations} '
56                'iterations)'.format(
57                    name=result['task'],
58                    total=result['total'],
59                    iterations=result['iterations']),
60                MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Info)
61    else:
62        QgsMessageLog.logMessage("Exception: {}".format(exception),
63                                 MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Critical)
64        raise exception
65
66# Create a few tasks
67task1 = QgsTask.fromFunction('Waste cpu 1', doSomething,
68                             on_finished=completed, wait_time=4)
69task2 = QgsTask.fromFunction('Waste cpu 2', doSomething,
70                             on_finished=completed, wait_time=3)
71QgsApplication.taskManager().addTask(task1)
72QgsApplication.taskManager().addTask(task2)
1RandomIntegerSumTask(0): Started task "waste cpu subtask short"
2RandomTaskFromFunction(0): Started task Waste cpu 1
3RandomTaskFromFunction(0): Started task Waste cpu 2
4RandomTaskFromFunction(0): Task Waste cpu 2 completed
5RandomTotal: 23263 ( with 100 iterations)
6RandomTaskFromFunction(0): Task Waste cpu 1 completed
7RandomTotal: 25044 ( with 100 iterations)

15.2.3. Taak uit een algoritme voor Processing

Maak een taak die het algoritme qgis:randompointsinextent gebruikt om 50000 willekeurige punten te maken in een gespecificeerd bereik. Het resultaat wordt op een veilige manier aan het project toegevoegd.

 1from functools import partial
 2from qgis.core import (QgsTaskManager, QgsMessageLog,
 3                       QgsProcessingAlgRunnerTask, QgsApplication,
 4                       QgsProcessingContext, QgsProcessingFeedback,
 5                       QgsProject)
 6
 7MESSAGE_CATEGORY = 'AlgRunnerTask'
 8
 9def task_finished(context, successful, results):
10    if not successful:
11        QgsMessageLog.logMessage('Task finished unsucessfully',
12                                 MESSAGE_CATEGORY, Qgis.Warning)
13    output_layer = context.getMapLayer(results['OUTPUT'])
14    # because getMapLayer doesn't transfer ownership, the layer will
15    # be deleted when context goes out of scope and you'll get a
16    # crash.
17    # takeMapLayer transfers ownership so it's then safe to add it
18    # to the project and give the project ownership.
19    if output_layer and output_layer.isValid():
20        QgsProject.instance().addMapLayer(
21             context.takeResultLayer(output_layer.id()))
22
23alg = QgsApplication.processingRegistry().algorithmById(
24                                      'qgis:randompointsinextent')
25context = QgsProcessingContext()
26feedback = QgsProcessingFeedback()
27params = {
28    'EXTENT': '0.0,10.0,40,50 [EPSG:4326]',
29    'MIN_DISTANCE': 0.0,
30    'POINTS_NUMBER': 50000,
31    'TARGET_CRS': 'EPSG:4326',
32    'OUTPUT': 'memory:My random points'
33}
34task = QgsProcessingAlgRunnerTask(alg, params, context, feedback)
35task.executed.connect(partial(task_finished, context))
36QgsApplication.taskManager().addTask(task)

Bekijk ook: https://opengis.ch/2018/06/22/threads-in-pyqgis3/.