Telegram Group & Telegram Channel
🖥 Задача: "Кэширование и ленивые вычисления в многопоточном окружении"

🔜 Условие:

Вам необходимо создать декоратор @thread_safe_cached, который:

- Кэширует результат вызова функции по её аргументам (аналогично functools.lru_cache, но реализованный самостоятельно).
- Если несколько потоков одновременно вызывают функцию с одинаковыми аргументами:
- Только один поток фактически выполняет функцию,
- Остальные ждут, пока результат будет вычислен, и получают готовый результат.
- Кэш никогда не очищается (неограниченный размер).

Ограничения:

- Решение должно работать для любых функций и аргументов (должны быть хэшируемыми).
- Нельзя использовать готовый functools.lru_cache или другие библиотеки кэширования.
- Необходимо обеспечить корректную работу в многопоточной среде без гонок данных.

---

▪️ Подсказки:

- Для кэширования можно использовать словарь с ключами по аргументам (`*args`, `**kwargs`).
- Для защиты доступа к кэшу потребуется threading.Lock.
- Для ожидания завершения вычислений другими потоками можно применять threading.Event.
- Продумайте, как отличить "результат уже посчитан" от "результат в процессе вычисления".

---

▪️ Что оценивается:

- Умение работать с многопоточностью в Python.
- Правильная организация кэширования.
- Чистота и лаконичность кода.
- Умение обрабатывать тонкие случаи, например, одновременные вызовы.

---

▪️ Разбор возможного решения:

Основная идея:

- Создать кэш cache: Dict[Key, Result].
- Одновременно создать словарь "ожиданий" in_progress: Dict[Key, threading.Event].
- Если кто-то начал вычисление значения:
- Остальные ждут Event, пока он не будет установлен.

Пример реализации:

```python
import threading
import functools

def thread_safe_cached(func):
cache = {}
in_progress = {}
lock = threading.Lock()

@functools.wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
key = (args, frozenset(kwargs.items()))
with lock:
if key in cache:
return cache[key]
if key not in in_progress:
in_progress[key] = threading.Event()
in_progress[key].clear()
creator = True
else:
creator = False

if creator:
try:
result = func(*args, **kwargs)
with lock:
cache[key] = result
finally:
in_progress[key].set()
with lock:
del in_progress[key]
return result
else:
in_progress[key].wait()
with lock:
return cache[key]

return wrapper
```

---

▪️ Пояснения к коду:

- При первом вызове для новых аргументов поток создаёт Event и начинает вычислять результат.
- Остальные потоки видят Event и вызывают wait(), пока первый поток не установит set().
- Как только результат вычислен, Event сигнализирует всем ждущим потокам, что данные готовы.
- Доступ к cache и in_progress защищён через lock для предотвращения гонок.

---

▪️ Возможные подводные камни:

- Если не удалять Event из in_progress, кэш постепенно заполнится мусором.
- Если произойдёт ошибка внутри func, необходимо всё равно освободить Event, иначе потоки будут бесконечно ждать.
- Нельзя удерживать lock во время выполнения тяжёлой функции func, иначе все потоки будут блокироваться.

---

▪️ Вопросы на собеседовании по этой задаче:

- Как изменить реализацию, чтобы кэш имел ограничение по размеру (например, максимум 1000 элементов)?
- Как адаптировать декоратор под асинхронные функции (`async def`)?
- Что произойдет, если func иногда вызывает исключения? Как кэшировать ошибки или не кэшировать их?
- Как изменить реализацию так, чтобы кэш удалял устаревшие данные через TTL (Time-To-Live)?

@Python_Community_ru



tg-me.com/Python_Community_ru/2583
Create:
Last Update:

🖥 Задача: "Кэширование и ленивые вычисления в многопоточном окружении"

🔜 Условие:

Вам необходимо создать декоратор @thread_safe_cached, который:

- Кэширует результат вызова функции по её аргументам (аналогично functools.lru_cache, но реализованный самостоятельно).
- Если несколько потоков одновременно вызывают функцию с одинаковыми аргументами:
- Только один поток фактически выполняет функцию,
- Остальные ждут, пока результат будет вычислен, и получают готовый результат.
- Кэш никогда не очищается (неограниченный размер).

Ограничения:

- Решение должно работать для любых функций и аргументов (должны быть хэшируемыми).
- Нельзя использовать готовый functools.lru_cache или другие библиотеки кэширования.
- Необходимо обеспечить корректную работу в многопоточной среде без гонок данных.

---

▪️ Подсказки:

- Для кэширования можно использовать словарь с ключами по аргументам (`*args`, `**kwargs`).
- Для защиты доступа к кэшу потребуется threading.Lock.
- Для ожидания завершения вычислений другими потоками можно применять threading.Event.
- Продумайте, как отличить "результат уже посчитан" от "результат в процессе вычисления".

---

▪️ Что оценивается:

- Умение работать с многопоточностью в Python.
- Правильная организация кэширования.
- Чистота и лаконичность кода.
- Умение обрабатывать тонкие случаи, например, одновременные вызовы.

---

▪️ Разбор возможного решения:

Основная идея:

- Создать кэш cache: Dict[Key, Result].
- Одновременно создать словарь "ожиданий" in_progress: Dict[Key, threading.Event].
- Если кто-то начал вычисление значения:
- Остальные ждут Event, пока он не будет установлен.

Пример реализации:

```python
import threading
import functools

def thread_safe_cached(func):
cache = {}
in_progress = {}
lock = threading.Lock()

@functools.wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
key = (args, frozenset(kwargs.items()))
with lock:
if key in cache:
return cache[key]
if key not in in_progress:
in_progress[key] = threading.Event()
in_progress[key].clear()
creator = True
else:
creator = False

if creator:
try:
result = func(*args, **kwargs)
with lock:
cache[key] = result
finally:
in_progress[key].set()
with lock:
del in_progress[key]
return result
else:
in_progress[key].wait()
with lock:
return cache[key]

return wrapper
```

---

▪️ Пояснения к коду:

- При первом вызове для новых аргументов поток создаёт Event и начинает вычислять результат.
- Остальные потоки видят Event и вызывают wait(), пока первый поток не установит set().
- Как только результат вычислен, Event сигнализирует всем ждущим потокам, что данные готовы.
- Доступ к cache и in_progress защищён через lock для предотвращения гонок.

---

▪️ Возможные подводные камни:

- Если не удалять Event из in_progress, кэш постепенно заполнится мусором.
- Если произойдёт ошибка внутри func, необходимо всё равно освободить Event, иначе потоки будут бесконечно ждать.
- Нельзя удерживать lock во время выполнения тяжёлой функции func, иначе все потоки будут блокироваться.

---

▪️ Вопросы на собеседовании по этой задаче:

- Как изменить реализацию, чтобы кэш имел ограничение по размеру (например, максимум 1000 элементов)?
- Как адаптировать декоратор под асинхронные функции (`async def`)?
- Что произойдет, если func иногда вызывает исключения? Как кэшировать ошибки или не кэшировать их?
- Как изменить реализацию так, чтобы кэш удалял устаревшие данные через TTL (Time-To-Live)?

@Python_Community_ru

BY Python Community


Warning: Undefined variable $i in /var/www/tg-me/post.php on line 283

Share with your friend now:
tg-me.com/Python_Community_ru/2583

View MORE
Open in Telegram


Python Community Telegram | DID YOU KNOW?

Date: |

At a time when the Indian stock market is peaking and has rallied immensely compared to global markets, there are companies that have not performed in the last 10 years. These are definitely a minor portion of the market considering there are hundreds of stocks that have turned multibagger since 2020. What went wrong with these stocks? Reasons vary from corporate governance, sectoral weakness, company specific and so on. But the more important question is, are these stocks worth buying?

NEWS: Telegram supports Facetime video calls NOW!

Secure video calling is in high demand. As an alternative to Zoom, many people are using end-to-end encrypted apps such as WhatsApp, FaceTime or Signal to speak to friends and family face-to-face since coronavirus lockdowns started to take place across the world. There’s another option—secure communications app Telegram just added video calling to its feature set, available on both iOS and Android. The new feature is also super secure—like Signal and WhatsApp and unlike Zoom (yet), video calls will be end-to-end encrypted.

Python Community from ru


Telegram Python Community
FROM USA