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      python并发编程

      进程创建fork()和multiprocessing模块Process类

      2020-09-25 137赞 python中国网
      每篇文章努力于解决一个问题!python高级、python面试全套、操作系统经典课等可移步文章底部。

        一、进程VS程序

        一个人穿上军装去打仗就是战士,战士需要武器、战场等资源。一个人去种田就是农民,农民需要土地、锄头等资源。

        编写完毕的代码,安静的呆在磁盘上,称之为程序。代码要运行就得加载到内存,正在运行着的代码,就成为进程。进程需要运行环境比如内存空间。所以进程和程序是有区别的。

        二、父进程子进程

        一旦涉及多进程,就会涉及父进程子进程的概念。一个进程通常会有1个父进程,在其父进程内部会创建一个新的进程就称之为子进程。python的os模块可以查看当前进程号和父进程号。如下:

      #‐*‐coding:utf‐8‐*‐
      import os
      
      print(os.getpid()) # 当前进程号
      print(os.getppid()) # 父进程号
      
      8612
      3992
      

        如果你在pycharm中运行这个脚本,当前进程就是你当前运行的脚本,父进程号指的是pycharm,不信你可以看看任务管理器来验证。

        扩展知识(了解):

        一个进程可能下属多个子进程,但最多只能有1个父进程,而若某一进程没有父进程,则可知该进程很可能由内核直接生成。在Unix与类Unix系统中,进程ID为1的进程(即init进程)是在系统引导阶段由内核直接创建的,且不会在系统运行过程中终止执行(可参见Linux启动流程);而对于其他无父进程的进程,则可能是为在用户空间完成各种后台任务而执行的。

        三、进程的创建

        1、fork()函数

      import os
      
      # 注意,fork函数,只在Unix/Linux/Mac上运行,windows不可以
      pid = os.fork()
      
      if pid == 0:
          print('哈哈1')
      else:
          print('哈哈2')
      

        1)程序执行到os.fork()时,操作系统会创建一个新的进程(子进程),然后复制父进程的所有信息到子进程中(直接把父进程的内存数据拿过来)。

        2)然后父进程和子进程都会从fork()函数中得到一个返回值,在子进程中这个值一定是0,而父进程中是子进程的id号

        在Unix/Linux操作系统中才有fork()系统函数,它有点特殊:

        1)普通的函数调用,调用一次,返回一次,但是fork()调用一次,返回两次,因为操作系统自动把当前进程(称为父进程)复制了一份(称为子进程),然后,分别在父进程和子进程内返回。

        2)子进程永远返回0,而父进程返回子进程的ID。

        3)这样做的理由是,一个父进程可以fork出很多子进程,所以,父进程要记下每个子进程的ID,而子进程只需要调用getppid()就可以拿到父进程的ID。

      import os
      
      rpid = os.fork()
      if rpid<0:
          print("fork调用失败。")
      elif rpid == 0:
          print("我是子进程(%s),我的父进程是(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))
          x+=1
      else:
          print("我是父进程(%s),我的子进程是(%s)"%(os.getpid(),rpid))
      
      print("父子进程都可以执行这里的代码")
      

        2、multiprocessing模块

        Python是跨平台的,自然也提供一个跨平台的多进程支持。multiprocessing模块就是跨平台的多进程模块,可在Windows上使用。multiprocessing模块提供了一个Process类来创建一个进程对象。

      # ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐
      
      from multiprocessing import Process
      import os
      
      # 子进程要执行的代码
      def run_proc(name):
          print('子进程运行----,name= %s ,pid=%d...' % (name, os.getpid()))
      
      if __name__=='__main__':
          print('父进程 %d' % os.getpid())
          p = Process(target=run_proc, args=('son',))# 指定函数创建进程,参数是元组类型
          print('子进程将要执行')
          p.start() #启动子进程
          p.join() #让主进程等待子进程结束后再运行
          print('主进程已结束')
      
      
      父进程 10428
      子进程将要执行
      子进程运行----,name= son ,pid=7556...
      主进程已结束
      
      
      
      

        说明:

        1)创建子进程需要为Process类传入一个指定的函数(函数可以有参数,具体要求见下文),即创建一个Process类的实例,用start()方法启动。

        2)join()方法会阻塞主进程直到子进程执行完毕后再往下运行。如果不加join,就是如下效果,主进程比子进程先结束。

        3)在windows上运行,一定要加if __name__=='__main__':,在linux或者mac则不必。

      # ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐
      
      from multiprocessing import Process
      import os
      
      # 子进程要执行的代码
      def run_proc(name):
          print('子进程运行----,name= %s ,pid=%d...' % (name, os.getpid()))
      
      if __name__=='__main__':
          print('父进程 %d' % os.getpid())
          p = Process(target=run_proc, args=('son',))# 指定函数创建进程,参数是元组类型
          print('子进程将要执行')
          p.start() #启动子进程
          # p.join() #注释掉join()
          print('主进程已结束')
      
      
      父进程 11184
      子进程将要执行
      主进程已结束
      子进程运行----,name= son ,pid=8608...
      
      
      
      

        Process类参数如下(中括号代表参数可以省略)

        Process([group[,target[,name[,args[,kwargs]]]]])

        1)target:表示这个进程实例指定的函数;

        2)args:表示指定函数的位置参数元组;

        3)kwargs:表示指定函数的关键字参数字典;

        4)name:为当前进程名称;

        5)group:大多数情况下用不到;

        Process类常用方法:

        1)is_alive():判断进程实例是否还在执行;

        2)join([timeout]):是否等待该进程实例执行结束,或等待多少秒(同步阻塞的方法);

        3)start():启动进程实例(创建子进程);

        4)run():如果没有给定target参数,对这个对象调用start()方法时,就将执行对象中的run()方法;

        5)terminate():强制终止进程(异步非阻塞的方法,发起了这个函数后,代码会继续往下执行而不会考虑终止进程这个事有没有做完);

        Process类常用属性

        1)name:当前进程名字,默认为Process-N,N为从1开始递增的整数;

        2)pid:当前进程的PID(进程号);

        3)daemon:该属性用于判断或设置进程的后台状态。

      # ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐
      
      from multiprocessing import Process
      import os
      from time import sleep
      
      # 子进程要执行的代码
      def run_proc(name, age, **kwargs):
          for i in range(10):
              print('子进程运行中,name= %s,age=%d ,pid=%d...' % (name, age,os.getpid()))
              print(kwargs)
              sleep(3)
      
      if __name__=="__main__":
      
          print('父进程 %d.' % os.getpid())
          p = Process(target=run_proc, args=('son',18), kwargs={"m":20})
          print('子进程将要执行')
          p.start()
          print("子进程id {0}".format(p.pid))
          sleep(1)
          p.terminate()
          p.join()
          print('子进程早就被terminate了,根本没有循环输出10次')
      
      
      父进程 8616.
      子进程将要执行
      子进程id 3820
      子进程运行中,name= son,age=18 ,pid=3820...
      {'m': 20}
      子进程早就被terminate了,根本没有循环输出10次
      
      
      
      
      # ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐
      
      from multiprocessing import Process
      import time
      import os
      
      # 两个子进程将会调用的两个方法
      def worker_1(interval):
      
          print("子进程worker_1,父进程id(%s),worker_1进程id(%s)"%(os.getppid(),os.getpid()))
          t_start = time.time()
          time.sleep(interval)  # 程序将会被挂起interval秒
          t_end = time.time()
          print("子进程worker_1,执行时间为{0}秒".format(t_end - t_start))
      
      
      def worker_2(interval):
          print("子进程worker_2,父进程id(%s),worker_2进程id(%s)"% (os.getppid(),os.getpid()))
          t_start = time.time()
          time.sleep(interval)
          t_end = time.time()
          print("子进程worker_2,执行时间为{}秒".format(t_end - t_start))
      
      
      if __name__ == "__main__":
      
          # 输出当前程序的ID
          print("进程ID:%s"%os.getpid())
      
          """
          创建两个进程对象,target指向这个进程对象要执行的函数名,
          args后面的元组中,是要传递给worker_1方法的参数,
          因为worker_1方法就一个interval参数,这里传递一个整数2给它,
          如果不指定name参数,默认的进程对象名称为Process-N,N为一个递增的整数
          """
          p1=Process(target=worker_1,args=(1,))
          p2=Process(target=worker_2,name="老王",args=(2,))
      
          """
          使用"进程对象名称.start()"来创建并执行一个子进程,
          这两个进程对象在start后,就会分别去执行worker_1和worker_2方法中的内容
          """
          p1.start()
          p2.start()
      
          """
          同时父进程仍然往下执行,如果p2进程还在执行,将会返回True
          """
      
          print("p2.is_alive=%s"%p2.is_alive())
      
          # 输出p1和p2进程的别名和pid
          print("p1.name=%s" % p1.name)
          print("p1.pid=%s" % p1.pid)
          print("p2.name=%s" % p2.name)
          print("p2.pid=%s" % p2.pid)
      
          """
          join括号中不携带参数,表示父进程在这个位置要等待p1进程执行完成后,再继续执行下面的语句,一般用于进程间的数据同步。
          如果不写这一句,下面的is_alive判断将会是True。
          在shell(cmd)里面调用这个程序时可以完整的看到这个过程,大家可以尝试着将下面的这条语句改成p1.join(1),
          p2需要2秒以上才可能执行完成,父进程等待1秒很可能不等p2完全执行完成,
          所以下面的print会输出True,即p2仍然在执行
          
          这已经是多个进程了,电脑上所有进程由操作系统调度,整体环境的变化导致每次运行的结果可能有变化
          """
          p1.join()
          print("p1.is_alive=%s"% p1.is_alive())
          print("p2.is_alive=%s"% p2.is_alive())
      
      
      进程ID:7912
      p2.is_alive=True
      p1.name=Process-1
      p1.pid=11640
      p2.name=老王
      p2.pid=8656
      子进程worker_1,父进程id(7912),worker_1进程id(11640)
      子进程worker_2,父进程id(7912),worker_2进程id(8656)
      子进程worker_1,执行时间为1.0秒
      p1.is_alive=False
      p2.is_alive=True
      子进程worker_2,执行时间为2.0秒
      
      
      
      

      文章评论

      进程创建fork()和multiprocessing模块Process类文章写得不错,值得赞赏
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