python多进程基础详解

目录

• 进程
• 开启一个进程
• JOIN方法
• 进程之间空间隔离
• 进程的常用方法
• current_process 查看pid(进程id)
• os.getpid() 查看进程id
• 进程其他方法和属性
• 守护进程
• 互斥锁
• 进程间通信(IPC机制)
• JoinableQueue 来实现生产消费者
• 总结

进程

什么是进程
进程指的是一个程序的运行过程,或者说一个正在执行的程序
所以说进程一种虚拟的概念,该虚拟概念起源操作系统

一个CPU 同一时刻只能执行一件事

开启一个进程

from  multiprocessing import Process
import time
def task(name):
    print('%s is running'%name)
    time.sleep(3)
    print('%s is done'%name)
# 开启子进程的操作必须放到
# if __name__ == '__main__'的子代码中
# 子进程不会再次加载
if __name__ == '__main__':
    p=Process(target=task,args=('小王',))
    # p=Process(target=task,kwargs={'name':'小王'})
    # print(p)
    p.start()
    # 主进程只是向操作系统发送了一个开启子进程的信号
    # p.start()
    # 1.操作系统先申请内存空间
    # 2.把主进程的数据拷贝到子进程里面
    # 3.调用cup才能运行里面的代码
    # 创造进程的开销大
    print('主')

JOIN方法

当前进程jion别的进程。当前进程就会等到别的进程执行完毕了才会继续开始往下执行

from multiprocessing import Process
import time

def task(name, n):
    print('%s is running' % name)
    time.sleep(n)
    print('%s is done' % name)

if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    p_l = []
    for i in range(1, 4):
        p = Process(target=task, args=('小王%s' % i, i))
        p_l.append(p)
        p.start()
    # 主进程等待子进程
    for p in p_l:
        p.join()
    print('主', (time.time() - start))

进程之间空间隔离

from multiprocessing import  Process
# 这个n是主进程里面的值
n = 100
def task():
    global n
    # 改的是子进程里面的全局变量
    # 主进程里面没有改
    n = 0
if __name__ == '__main__':
    p=Process(target=task)
    p.start()
    p.join()
    print(n)

进程的常用方法

current_process 查看pid(进程id)

# 1. 进程pid:每一个进程在操作系统内都有一个唯一的id号,称之为pid
from multiprocessing import Process, current_process
import time

def task():
    print('%s is running' % current_process().pid)
    time.sleep(3)
    print('%s is done' % current_process().pid)

# 开启子进程的操作必须放到
# if __name__ == '__main__'的子代码中
# 子进程不会再次加载
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task)
    p.start()
    print('主', current_process().pid)

os.getpid() 查看进程id

# os模块也可以
from multiprocessing import Process, current_process
import time, os

def task():
    print('%s is running 爹是%s' % (os.getpid(), os.getppid()))
    time.sleep(3)
    print('%s is done爹是%s' % (os.getpid(), os.getppid()))

# 开启子进程的操作必须放到
# if __name__ == '__main__'的子代码中
# 子进程不会再次加载
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task)
    p.start()
    # 谁把主进程创造出来的
    #   用pycharm就是pycharm创造的
    print('主%s爹是%s' % (os.getpid(), os.getppid()))

进程其他方法和属性

from multiprocessing import Process,current_process
import time,os
def task():
    print('%s is running 爹是%s'%(os.getpid(),os.getppid()))
    time.sleep(30)
    print('%s is done爹是%s'%(os.getpid(),os.getppid()))
# 开启子进程的操作必须放到
# if __name__ == '__main__'的子代码中
# 子进程不会再次加载
if __name__ == '__main__':
    p=Process(target=task)
    p.start()
    # 谁把主进程创造出来的
    # 用pycharm就是pycharm创造的
    # 进程的名字
    print(p.name)
    # 杀死子进程
    p.terminate()
    # 需要时间
    time.sleep(0.1)
    #  判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())
    print('主%s爹是%s'%(os.getpid(),os.getppid()))

守护进程

本质就是一个"子进程",该"子进程"的生命周期<=被守护进程的生命周期
当被守护的进程执行完了。它也会被杀死

# 主进程运行完了，子进程没有存在的意义
# 皇帝和太监不是同生，但是是同死
from  multiprocessing import Process
import time
def task(name):
    print('%s活着'%name)
    time.sleep(3)
    print('%s正常死亡'%name)
if __name__ == '__main__':
    p1=Process(target=task,args=('老太监',))
    # 声明子进程为守护进程
    p1.daemon = True
    p1.start()
    time.sleep(1)
    print('皇帝正在死亡')

互斥锁

进程之间内存空间互相隔离，怎样实现共享数据
进程之间内存数据不共享,但是共享同一套文件系统,所以访问同一个文件,是没有问题的,
而共享带来的是竞争，竞争带来的结果就是错乱，如何控制，就是加锁处理

'''
抢票
    查票
    购票
互斥锁：
    在程序中进行加锁处理
    必须要释放锁下一个锁才能获取，所以程序在合适的时候必须要有释放锁
所以用文件来处理共享数据
    1.速度慢
    2.必须有互斥锁
'''
import json
import time,random
from multiprocessing import Process,Lock
# 查票
def search(name):
    with open('db.json','rt',encoding='utf-8')as f:
        dic = json.load(f)
    # 模拟查票时间
    time.sleep(1)
    print('%s 查看到余票为 %s'%(name,dic['count']))
# 购票
# 第二个get子进程不会是第一个get子进程修改后count的结果
# 加互斥锁，把这一部分并发变成串行，
# 但是牺牲了效率，保证了数据安全
def get(name):
    with open('db.json','rt',encoding='utf-8')as f:
        dic = json.load(f)
    if dic['count']>0:
        dic['count']-=1
        time.sleep(random.randint(1,3))
        with open('db.json', 'wt', encoding='utf-8')as f:
            json.dump(dic,f)
            print('%s 购票成功'%name)
    else:
        print('%s 查看到没有票了'%name)
def task(name,mutex):
    # 并发
    search(name)
    # 串行
    # 加互斥锁
    mutex.acquire()
    get(name)
    # 释放互斥锁
    mutex.release()
# if __name__ == '__main__':
#     for i in range(10):
#         p=Process(target=task,args=('路人%s'%i,))
#         p.start()
#         #  join只能将进程的任务整体变成串行
#         # 互斥锁可以局部串行
#         p.join()
#         # 数据安全，是指读的时候无所谓，写的（改的）时候必须安全
#         # 写的时候是串行，读的时候并发
# 加锁
if __name__ == '__main__':
    # 主进程加锁
    mutex=Lock()
    for i in range(10):
        # 锁传入子进程
        p=Process(target=task,args=('路人%s'%i,mutex))
        p.start()
        #  join只能将进程的任务整体变成串行
        # 互斥锁可以局部串行
        # p.join()
        # 数据安全，是指读的时候无所谓，写的（改的）时候必须安全
        # 写的时候是串行，读的时候并发

db.json 中只有10张票。如果没有加锁。则可能会出现票呗多卖的情况

进程间通信(IPC机制)

'''
速度快
锁问题解决
ipc机制
    进程彼此之间互相隔离，要实现进程间通信（IPC），
    multiprocessing模块支持两种形式：队列和管道，这两种方式都是使用消息传递的
    共享内存空间
    队列=管道+锁
'''
from  multiprocessing import Queue
# 占用的内存，最好小数据，消息数据，下载地址
# Queue(限制队列里面的个数)
# 先进先出
q=Queue(3)
# 添加
q.put('a')
q.put('b')
q.put({'x':2})
print('篮子满了')
# 队列满了，相当于锁了
# q.put({'x':2})
# 提取
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
# # 队列为空，等待加入，也会阻塞，相当于锁了
print('队列为空')
print(q.get())

队列被取完了 后面的q.get() 会阻塞直到有新的元素。所以程序不会结束

JoinableQueue 来实现生产消费者

JoinableQueue#task_done()方法当队列里面没有元素会结束线程

'''
小王和小周每人生产10分包子和土豆丝
小戴和小杨一直吃，当队列里面没有食物时。终结进程
'''
import time, random
from multiprocessing import Process, JoinableQueue

def producer(name, food, q):
    for i in range(10):
        res = '%s%s' % (food, i)
        # 模拟生产数据的时间
        time.sleep(random.randint(1, 3))
        q.put(res)
        print('厨师%s生成了%s' % (name, res))

def consumer(name, q):
    while True:
        # 订单都没了还在等，队列里面空了
        res = q.get()
        # 模拟处理数据的时间
        time.sleep(random.randint(1, 3))
        print('吃货%s吃了%s' % (name, res))
        # 1每次完成队列取一次，往q.join() ，取干净了q.join()运行完
        q.task_done()

# 多个生产者和消费者
if __name__ == '__main__':
    q = JoinableQueue()
    # 生产者
    p1 = Process(target=producer, args=('小王', '包子', q))
    p3 = Process(target=producer, args=('小周', '土豆丝', q))
    # 消费者
    c1 = Process(target=consumer, args=('小戴', q))
    c2 = Process(target=consumer, args=('小杨', q))
    # #3.守护进程的作用: 主进程死了，消费者子进程也跟着死
    #     #把消费者变成守护进程
    c1.daemon = True
    c2.daemon = True
    p1.start()
    p3.start()
    c1.start()
    c2.start()
    p1.join()
    p3.join()
    # 2消费者task_done给q.join()发信号
    q.join()
    print('主')
    # 生产者运行完？1,2
    # 消费者运行完？1,2

当队列为空时，不会傻傻等待而是结束进程

总结

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