从 Python 访问 Matlab 时逃避轮询

Posted 2023-02-16

【中文标题】从 Python 访问 Matlab 时逃避轮询

【英文标题】：Evade polling when accessing Matlab from Python

【发布时间】：2012-06-04 14:05:24

【问题描述】：

我想从 Python 访问 Matlab（在 Windows 上，远程和通过 COM 接口）。我的目标是：Matlab 正在做一些工作并永久更改某个变量的值。我需要知道该值何时超过某个常数。现在，我正在无限循环中轮询 Matlab 中该变量的值，该循环会在超过该值时中断。但是，我想让 Matlab 完成这项工作并告诉 我 什么时候是这种情况，而我却懒洋洋地坐在那里听。有没有办法做到这一点，如何做到最好？我曾想过定义一个要传递给 Matlab 的回调函数，它在超出事件时会触发 Python 中非忙等待循环的中断，但我怀疑它会起作用。我在 Matlab 和 Python 方面都不是很有经验，所以非常感谢提示。

还有很多其他的代码，但基本上现在是这样的

connectToMatlab(*args)
while True:
    val = getValueFromMatlab()
    if val > constant or timeout: break

我想到的是

def breakLoop():
    ...  

connectToMatlab(breakLoop, *args)
while True:
    time.sleep(1) # or some alternate non-busy-wait

然后让 Matlab 在 val > constant 上调用 breakLoop()。但是，我不知道是否可以让 Matlab 通过回调来做到这一点，如果可以，如何实现这样的breakLoop()-Function。

【问题讨论】：

请提供您可以使用的代码来显示您尝试过的内容。

不幸的是，这不是真正的 my 代码，我想避免发布它的麻烦。我只是应该找到一个可能的解决方案，并希望得到一个指针。

如果您甚至可以发布一些sn-ps，那将有很大帮助。像对 python 的调用等。sn-ps 很少有问题。另外，如果您可以创建自己的独立简单代码库，它会更有帮助，而且在编写此类代码的过程中，我已经回答了不止一个问题。

【参考方案1】：

您可以采用另一种方式，并使用文件系统作为在 MATLAB 和 Python 之间传递消息的一种方式。

在您的 MATLAB 代码中，每次更改变量时，检查它是否超过某个阈值。如果是，请在预定位置创建一个新文件。将此视为触发事件。

现在在您的 python 代码中，使用文件系统中listen 到changes 的一些可用方法，并通过指示一些变量来中断循环来响应。

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编辑

这里是提出的解决方案的框架：

matlab_script.m

%# directory that Python code is watching for modifications
dirPath = 'some_directory';

x = 0;
for i=1:1000
    %# some lengthy operation
    pause(0.5)
    x = x + 1;

    %# check if variable exceeds threshold
    if x > 10
        %# save the workspace to MAT-file inside the directory watched.
        %# this shall trigger the notification in Python
        save( fullfile(dirPath,'out.mat') )
        break
    end
end

python_code.py

import os, sys, time
import win32file, win32event, win32con

# stub your functions in my case
def connectToMatlab():
  pass
def getValueFromMatlab():
  return 99

# path to predetermined directory to watch
dirPath = "some_directory"
dirPath = os.path.abspath(dirPath)

# start/connect to a MATLAB session, running the script above
connectToMatlab()

# set up folder watching (notify on file addition/deletion/renaming)
print "Started watching '%s' at %s" % (dirPath, time.asctime())
change_handle = win32file.FindFirstChangeNotification(
  dirPath, 0, win32con.FILE_NOTIFY_CHANGE_FILE_NAME)

# time-out in 10 sec (win32event.INFINITE to wait indefinitely)
timeout = 10000

try:
  # block/wait for notification
  result = win32event.WaitForSingleObject(change_handle, timeout)

  # returned because of a change notification
  if result == win32con.WAIT_OBJECT_0:
    # retrieve final result from MATLAB
    print "MALTAB variable has exceeded threshold at %s" % time.asctime()
    val = getValueFromMatlab()

  # timed out
  elif result == win32con.WAIT_TIMEOUT:
    print "timed-out after %s msec at %s" % (timeout,time.asctime())
    val = None    # maybe to indicate failure

finally:
  # cleanup properly
  win32file.FindCloseChangeNotification(change_handle)

# work with val
print val

WaitForSingleObject 函数首先检查指定对象的状态。如果它是无信号的，则调用线程进入有效的等待状态，并在等待对象发出信号（或超时间隔过去）时消耗非常少的处理器时间。

当线程引用处于非信号状态的对象时，您会看到立即进行上下文切换，即从处理器中取出并进入等待/睡眠模式。稍后当对象发出信号时，线程被放回可运行队列并准备好执行。

在这种等待中，在等待状态下不会浪费 CPU 周期，尽管在上下文切换中有一些开销。

将此与“轮询并等待”方法进行比较，其中线程在某种循环中等待并检查感兴趣对象的状态。这称为自旋或忙等待，这可能会浪费 CPU 周期。

现在感谢 pywin32 模块，我们可以直接使用 WaitFor... 函数。实现应该是 MSDN 中给出的standard example 的直接端口。

或者，您可以使用带有 QFileSystemWatcher 类的 PyQt 库，而不是直接使用 Win32 API。

【讨论】：

感谢您的建议。不幸的是，msdn 上似乎没有提示WaitForSingleObject 本身是否进行了一种忙等待。无论如何 +1 为“将文件视为信使”-idea。

@AFriedrich：其实WaitFor*的函数效率很高，看我上面的解释。我还贴了一个示例实现

非常感谢！我会尝试这种方法，并在我将其纳入工作代码时留下通知（尽管可能需要一段时间）。