Python-进程-进程池-原理

 进程

　　资源集合，调度和分配资源，说到进程就不得不提到线程，线程和进程是密不可分，进程申请了资源，但真正使用资源的是线程，其实本质上类似面向对象的思想，面向对象把数据和数据的操作封装在一个类中，进程把资源和对资源的操作封装在进程中，其实进程本质上是对资源的封装，那就比对进程和线程的区别来认识进程：

　　1. 进程是资源容器，真正使用资源的是线程，进程可以申请并拥有自己独立资源但线程不能，线程只能使用进程已有的资源

　　2. 进程在CPU上执行体现在线程，一个进程至少有一个主线程，可以有0个或者多个子线程

　　3. 从粒度角度看，进程粒度远远比线程大，进程粒度比线程小，也就是切换进程消耗远比线程切换大

　　4. 线程是操作系统调度的最小单位，对于IO操作进程和线程差别不大，进程和线程都可以竞争CPU资源，归根到本质上是线程在竞争CPU资源

　　5. 进程与进程之间是资源完全隔离，也就是说不可互相访问

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Python进程模块　　multiprocessing

　　# 这个模块的接口和线程模块threading一致

多进程实例过程：

　　1. 实例进程

　　2. 启动子进程

　　3. 等待子进程结束

import multiprocessing


def add(end, name):
    total = 0
    for i in range(end+1):
        total += i
    print(name)
    return total


if __name__ == '__main__':
    # 实例子进程
    ps = multiprocessing.Process(target=add, args=(100, "北门吹雪"), name="北门吹雪")
    # 启动子进程
    ps.start()
    # 等待子进程结束
    ps.join()

　　

进程池　　　　　　Pool

　　# 接口和线程池一致，可以获取进程状态，如子进程执行结果、否准备、是否执行成功、等待子进程执行完成

　　1. 实例进程池，需要传递进程池数量

　　2. 添加子进程到进程池中

　　3. 先关闭Pool，禁止进程池再接收任务

　　4. 等待进程池中进程完成

　　6. 关闭进程池

import multiprocessing


def add(end, name, blog):
    total = 0
    for i in range(end+1):
        total += i
    print(name, total, blog)
    return total


if __name__ == '__main__':
    # 实例子进程，和CPU数量一致
    ps_pool = multiprocessing.Pool(multiprocessing.cpu_count())
    # 提交任务，获得返回进程对象对象, 可在此提交多个进程
    r = ps_pool.apply_async(func=add, args=(100, "北门吹雪", "https://www.cnblogs.com/2bjiujiu/"))
    # 获取执行结果，状态信息
    print(r.get())
    # print(r.wait())
    print(r.ready())
    print(r.successful())
    # 关闭线程池
    ps_pool.close()
    # 等待子线程完成
    ps_pool.join()

　　7. 进程池获取子进程状态

　　　　　执行结果　　　　.get

　　　　　是否就绪　　　　.ready

　　　　　是否执行成功　　.successful

　　　　　等待子进程　　　.wait

　　8. 进程池imap方法, 特点是进程函数名不变，改变的传递进去的参数，结果是进程返回的结果，有先后顺序

import multiprocessing


def add(info):
    end = info[0]
    name = info[1]
    blog = info[2]
    total = 0
    for i in range(end+1):
        total += i
    print(end, name, blog)
    return total


if __name__ == '__main__':
    # 实例子进程，和CPU数量一致
    ps_pool = multiprocessing.Pool(multiprocessing.cpu_count())

    # imap方式
    info = [(100, "北门吹雪", "https://www.cnblogs.com/2bjiujiu/"), (200, "北门吹雪", "https://www.cnblogs.com/2bjiujiu/")]
    # imap方式
    for total in ps_pool.imap(add, info):
        print(total)

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进程之间通信机制

　　# 本质上是通过共享内存块实现通信

　　1. 多进程Queue

import multiprocessing


def add(ps_queue, end, name, blog):
    total = 0
    for i in range(end+1):
        total += i
    print(name, blog)
    ps_queue.put(total)


if __name__ == '__main__':
    # 实例队列
    ps_queue = multiprocessing.Queue()
    # 实例子进程
    ps = multiprocessing.Process(target=add, args=(ps_queue, 100, "北门吹雪", "https://www.cnblogs.com/2bjiujiu/"), name="北门吹雪")
    # 启动子进程
    ps.start()
    # 等待子进程结束
    ps.join()
    # 从Queue中取值
    print(ps_queue.get())

　　2. 管道　　Pipe，只适于两个进程中通信，性能优于Queue

import multiprocessing


def add(phone_one, end, name, blog):
    total = 0
    for i in range(end+1):
        total += i
    print(name, blog)
    # 发送数据，当然也可以接收
    phone_one.send(total)


if __name__ == '__main__':
    # 实例管道, 类似打电话
    phone_one, phone_two = multiprocessing.Pipe()
    
    # 实例子进程
    ps = multiprocessing.Process(target=add, args=(phone_one, 100, "北门吹雪", "https://www.cnblogs.com/2bjiujiu/"), name="北门吹雪")
    # 启动子进程
    ps.start()
    # 等待子进程结束
    ps.join()
    
    # Pipe中取值
    print(phone_two.recv())

　　3. 共享内存　　Manager　包含Python基本数据结构 

import multiprocessing
from multiprocessing import Manager


def add(share_list, end, name, blog):
    total = 0
    for i in range(end+1):
        total += i
    print(name, blog)
    # 添加数据
    share_list.append(total)
    share_list.append(name)
    share_list.append(blog)


if __name__ == '__main__':
    # 实例共享内存对象
    share_memory = multiprocessing.Manager()
    # 实例list数据类型，当然除了list包括Python基本数据结构
    share_list = share_memory.list()

    # 实例子进程
    ps = multiprocessing.Process(target=add, args=(share_list, 100, "北门吹雪", "https://www.cnblogs.com/2bjiujiu/"), name="北门吹雪")
    # 启动子进程
    ps.start()
    # 等待子进程结束
    ps.join()

    # 从共享对象中取值
    print(share_list)

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计算机资源：

　　1. 内存、磁盘、CPU、网卡这4个是计算机核心资源

　　2. 资源是稀缺的，需要竞争计算机资源

　　3. 进程操作系统调度分配资源的单位，每个应用至少有一个进程

　　4. 进程是竞争计算机资源的单位，CPU可以在不同的应用程序中切换，这个时间非常短暂，宏观上是并行，这个理念在在单核上，多核CPU可以并行执行多个进程

　　5. 进程调度最核心的功能，操作系统会有自己算法，决定进程是否挂起，进程和线程的切换开销非常大，将CPU资源消耗在进程和线程切换上，时间片，频繁切换和保存进程上下文消耗CPU资源

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经验：

　　1. 进程和线程都能竞争CPU资源，并且线程包含在进程中，同时存在又同时消亡(这里说主进程和主线程)，进程和线程边界不清晰，这让进程和线程概念更加难以理清

　　2. 进程和线程在逻辑上由非常多的相似点，如实例方式、启动方式、堵塞方式、池的概念、锁的概念，线程更像缩小版进程，但不是进程，包含在进程中只能使用进程分配已经有的资源

　　3. 进程与进程之间资源隔离，不可互相访问，线程之间只能访问各自进程中的资源，并不是广义上的可以互相访问资源

　　4. 进程用面向对象的语义来说，把资源和对资源的操作封装在一个进程中

　　5. 进程切换消耗远大于线程，但为何还是需要进程，因为进程很像静态资源，使用静态资源效率上远比动态资源来的效率高，一般进程数量和CPU总核心数一致，但还是需要考虑安全冗余，不要把所有CPU跑满

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