Python process (进程)

进程 (process)

进程是对各种资源管理的集合，包含对各种资源的调用、内存的管理、网络接口的调用
进程要操作 CPU 必须先启动一个线程，启动一个进程的时候会自动创建一个线程，进程里的第一个线程就是主线程
程序执行的实例
有唯一的进程标识符(pid)

multiprossing 模块

启动进程

示例：

import multiprocessing
import time


def process_run(n):
    time.sleep(1)
    print('process', n)


for i in range(10):
    p = multiprocessing.Process(target=process_run, args=(i, ))
    p.start()

所有进程都是由父进程启动的

示例：

import multiprocessing
import os


def show_info(title):
    print(title)
    print('module name:', __name__)
    print('parent process:', os.getppid())
    print('process id', os.getpid())
    print('\n\n')


def f(name):
    show_info('function f')
    print(name)


if __name__ == '__main__':
    show_info('main process line')
    p = multiprocessing.Process(target=f, args=('children process', ))
    p.start()

进程间通信

线程间共享内存空间，进程间只能通过其他方法进行通信

Queue

注意这个 Queue 不同于 queue.Queue
Queue type using a pipe, buffer and thread
两个进程的 Queue 并不是同一个，而是将数据 pickle 后传给另一个进程的 Queue
用于父进程与子进程之间的通信或同一父进程的子进程之间通信

---

示例：

from multiprocessing import Process, Queue


def p_put(*args):
    q.put(args)
    print('Has put %s' % args)


def p_get(*args):
    print('%s wait to get...' % args)
    print(q.get())
    print('%s got it' % args)


q = Queue()
p1 = Process(target=p_put, args=('p1', ))
p2 = Process(target=p_get, args=('p2', ))
p1.start()
p2.start()

输出结果：
Has put p1
p2 wait to get...
('p1',)
p2 got it

---

换成 queue 示例：

from multiprocessing import Process
import queue


def p_put(*args):
    q.put(args)
    print('Has put %s' % args)


def p_get(*args):
    print('%s wait to get...' % args)
    print(q.get())
    print('%s got it' % args)


q = queue.Queue()
p1 = Process(target=p_put, args=('p1', ))
p2 = Process(target=p_get, args=('p2', ))
p1.start()
p2.start()

输出结果：
Has put p1
p2 wait to get...

---

由于父进程启动子进程时是复制一份，所以每个子进程里也有一个空的队列，但是这些队列数据独立，所以 get 时会阻塞

Pipe

Pipe(管道) 是通过 socket 进行进程间通信的
所以步骤与建立 socket 连接相似：
建立连接、发送/接收数据（一端发送另一端不接受就会阻塞）、关闭连接
示例：

from multiprocessing import Pipe, Process


def f(conn):
    conn.send('send by child')
    print('child recv:', conn.recv())
    conn.close()


parent_conn, child_conn = Pipe()	# 获得 Pipe 连接的两端
p = Process(target=f, args=(child_conn, ))
p.start()
print('parent recv:', parent_conn.recv())
parent_conn.send('send by parent')
p.join()

输出结果：
parent recv: send by child
child recv: send by parent

进程间数据共享

Manager

Manager 实现的是进程间共享数据
支持的可共享数据类型：

list
dict
Value
Array
Namespace
Queue 				queue.Queue
JoinableQueue		queue.Queue
Event 				threading.Event
Lock 				threading.Lock
RLock 				threading.RLock
Semaphore 			threading.Semaphore
BoundedSemaphore 	threading.BoundedSemaphore
Condition 			threading.Condition
Barrier 			threading.Barrier
Pool 				pool.Pool

示例：

from multiprocessing import Manager, Process
import os


def func():
    m_dict['key'] = 'value'
    m_list.append(os.getpid())


manager = Manager()
m_dict = manager.dict()
m_list = manager.list()
p_list = []
for i in range(10):
    p = Process(target=func)
    p.start()
    p_list.append(p)
for p in p_list:
    p.join()
print(m_list)
print(m_dict)

进程锁

打印时可能会出错，加锁可以避免
示例：

from multiprocessing import Lock, Process


def foo(n, l):
    l.acquire()
    print('hello world', n)
    l.release()


lock = Lock()
for i in range(100):
    process = Process(target=foo, args=(i, lock))
    process.start()

进程池 (pool)

同一时间最多有几个进程在 CPU 上运行
示例：

from multiprocessing import Pool
import time
import os


def foo(n):
    time.sleep(1)
    print('In process', n, os.getpid())
    return n


def bar(*args):
    print('>>done: ', args, os.getpid())


pool = Pool(processes=3)
print('主进程: ', os.getpid())
for i in range(10):
    # pool.apply(func=foo, args=(i, ))
    pool.apply_async(func=foo, args=(i, ), callback=bar)
print('end')
pool.close()
pool.join()

从程序运行过程中可以看出：同一时间最多只有3个进程在运行，类似于线程中的信号量
主进程在执行 callback 函数

注意

1.
pool.apply(func=foo, args=(i, )) 是串行执行
pool.apply_async(func=foo, args=(i, ), callback=bar) 是并行执行
2.
callback 函数会以 target 函数返回结果为参数，在 target 函数执行结束之后执行
callback 函数是主进程调用的
3.
如果不执行 join，程序会在主进程执行完成之后直接结束，不会等待子进程执行完成
Pool.join() 必须在 Pool.close() 之后执行，否则会报错：ValueError: Pool is still running