IPC--PIPE管道
#创建管道的类：
Pipe([duplex]):在进程之间创建一条管道，并返回元组（conn1,conn2）,其中conn1，conn2表示管道两端的连接对象，强调一点：必须在产生Process对象之前产生管道
#参数介绍：
dumplex:默认管道是全双工的，如果将duplex射成False，conn1只能用于接收，conn2只能用于发送。
#主要方法：
conn1.recv():接收conn2.send(obj)发送的对象。如果没有消息可接收，recv方法会一直阻塞。如果连接的另外一端已经关闭，那么recv方法会抛出EOFError。
conn1.send(obj):通过连接发送对象。obj是与序列化兼容的任意对象
#其他方法：
conn1.close():关闭连接。如果conn1被垃圾回收，将自动调用此方法
conn1.fileno():返回连接使用的整数文件描述符
conn1.poll([timeout]):如果连接上的数据可用，返回True。timeout指定等待的最长时限。如果省略此参数，方法将立即返回结果。如果将timeout射成None，操作将无限期地等待数据到达。
conn1.recv_bytes([maxlength]):接收c.send_bytes()方法发送的一条完整的字节消息。maxlength指定要接收的最大字节数。如果进入的消息，超过了这个最大值，将引发IOError异常，并且在连接上无法进行进一步读取。如果连接的另外一端已经关闭，再也不存在任何数据，将引发EOFError异常。
conn.send_bytes(buffer [, offset [, size]])：通过连接发送字节数据缓冲区，buffer是支持缓冲区接口的任意对象，offset是缓冲区中的字节偏移量，而size是要发送字节数。结果数据以单条消息的形式发出，然后调用c.recv_bytes()函数进行接收
conn1.recv_bytes_into(buffer [, offset]):接收一条完整的字节消息，并把它保存在buffer对象中，该对象支持可写入的缓冲区接口（即bytearray对象或类似的对象）。offset指定缓冲区中放置消息处的字节位移。返回值是收到的字节数。如果消息长度大于可用的缓冲区空间，将引发BufferTooShort异常。
from multiprocessing import Process, Pipe
def f(conn):
conn.send("Hello The_Third_Wave")
conn.close()
if __name__ == '__main__':
parent_conn, child_conn = Pipe()
p = Process(target=f, args=(child_conn,))
p.start()
print(parent_conn.recv())
p.join()
管道：支持双向通信
from multiprocessing import Pipe
p1,p2 = Pipe()
p1.send('llll2')
print (p2.recv())
p2.send('lll23')
print (p1.recv())
队列 = 管道+锁 支持双向通信
管道：数据不安全，没有锁的机制 ，基于管道和锁，实现了队列。
应该特别注意管道端点的正确管理问题。如果是生产者或消费者中都没有使用管道的某个端点，就应将它关闭。这也说明了为何在生产者中关闭了管道的输出端，在消费者中关闭管道的输入端。如果忘记执行这些步骤，程序可能在消费者中的recv（）操作上挂起。管道是由操作系统进行引用计数的，必须在所有进程中关闭管道后才能生成EOFError异常。因此，在生产者中关闭管道不会有任何效果，除非消费者也关闭了相同的管道端点。
from multiprocessing import Process, Pipe
def f(parent_conn,child_conn):
#parent_conn.close() #不写close将不会引发EOFError
while True:
try:
print(child_conn.recv())
except EOFError:
child_conn.close()
if __name__ == '__main__':
parent_conn, child_conn = Pipe()
p = Process(target=f, args=(parent_conn,child_conn,))
p.start()
child_conn.close()
parent_conn.send('hello')
parent_conn.close()
p.join()
from multiprocessing import Process,Pipe
def consumer(p,name):
produce, consume=p
produce.close()
while True:
try:
baozi=consume.recv()
print('%s 收到包子:%s' %(name,baozi))
except EOFError:
break
def producer(seq,p):
produce, consume=p
consume.close()
for i in seq:
produce.send(i)
if __name__ == '__main__':
produce,consume=Pipe()
c1=Process(target=consumer,args=((produce,consume),'c1'))
c1.start()
seq=(i for i in range(10))
producer(seq,(produce,consume))
produce.close()
consume.close()
c1.join()
print('主进程')
from multiprocessing import Process,Pipe,Lock
def consumer(p,name,lock):
produce, consume=p
produce.close()
while True:
lock.acquire()
baozi=consume.recv()
lock.release()
if baozi:
print('%s 收到包子:%s' %(name,baozi))
else:
consume.close()
break
def producer(p,n):
produce, consume=p
consume.close()
for i in range(n):
produce.send(i)
produce.send(None)
produce.send(None)
produce.close()
if __name__ == '__main__':
produce,consume=Pipe()
lock = Lock()
c1=Process(target=consumer,args=((produce,consume),'c1',lock))
c2=Process(target=consumer,args=((produce,consume),'c2',lock))
p1=Process(target=producer,args=((produce,consume),10))
c1.start()
c2.start()
p1.start()
produce.close()
consume.close()
c1.join()
c2.join()
p1.join()
print('主进程')
进程之间的数据共享
展望未来，基于消息传递的并发编程是大势所趋
即便是使用线程，推荐做法也是将程序设计为大量独立的线程集合，通过消息队列交换数据。
这样极大地减少了对使用锁定和其他同步手段的需求，还可以扩展到分布式系统中。
但进程间应该尽量避免通信，即便需要通信，也应该选择进程安全的工具来避免加锁带来的问题。
进程间数据是独立的，可以借助于队列或管道实现通信，二者都是基于消息传递的
虽然进程间数据独立，但可以通过Manager实现数据共享，事实上Manager的功能远不止于此
A manager object returned by Manager() controls a server process which holds Python objects and allows other processes to manipulate them using proxies.
A manager returned by Manager() will support types list, dict, Namespace, Lock, RLock, Semaphore, BoundedSemaphore, Condition, Event, Barrier, Queue, Value and Array.
from multiprocessing import Manager,Process,Lock
def work(d,lock):
with lock: #不加锁而操作共享的数据,肯定会出现数据错乱
d['count']-=1
if __name__ == '__main__':
lock=Lock()
with Manager() as m:
dic=m.dict({'count':100})
p_l=[]
for i in range(100):
p=Process(target=work,args=(dic,lock))
p_l.append(p)
p.start()
for p in p_l:
p.join()
print(dic)
Pipe、Queue、JoinableQueue、Manager的区别：
Pipe 管道：双向通信，数据不安全
Queue队列：管道+锁，双向通信，数据安全
JoinableQueue: put 和get的一个计数机制，每次get数据之后发送task_done,put端接收到计数-1，直到计数为0时就能感知的到
Manager是一个类，提供了可以进行数据共享的一个机制，提供了很多数据类型list、dict......
进程池和multiprocess.Pool模块
进程池
为什么要有进程池?进程池的概念。
在程序实际处理问题过程中，忙时会有成千上万的任务需要被执行，闲时可能只有零星任务。那么在成千上万个任务需要被执行的时候，我们就需要去创建成千上万个进程么？首先，创建进程需要消耗时间，销毁进程也需要消耗时间。第二即便开启了成千上万的进程，操作系统也不能让他们同时执行，这样反而会影响程序的效率。因此我们不能无限制的根据任务开启或者结束进程。那么我们要怎么做呢？
在这里，要给大家介绍一个进程池的概念，定义一个池子，在里面放上固定数量的进程，有需求来了，就拿一个池中的进程来处理任务，等到处理完毕，进程并不关闭，而是将进程再放回进程池中继续等待任务。如果有很多任务需要执行，池中的进程数量不够，任务就要等待之前的进程执行任务完毕归来，拿到空闲进程才能继续执行。也就是说，池中进程的数量是固定的，那么同一时间最多有固定数量的进程在运行。这样不会增加操作系统的调度难度，还节省了开闭进程的时间，也一定程度上能够实现并发效果。
multiprocess.Pool模块
概念介绍
Pool([numprocess [,initializer [, initargs]]]):创建进程池
1 numprocess:要创建的进程数，如果省略，将默认使用cpu_count()的值
2 initializer：是每个工作进程启动时要执行的可调用对象，默认为None
3 initargs：是要传给initializer的参数组
p.apply(func [, args [, kwargs]]):在一个池工作进程中执行func(*args,**kwargs),然后返回结果。
'''需要强调的是：此操作并不会在所有池工作进程中并执行func函数。如果要通过不同参数并发地执行func函数，必须从不同线程调用p.apply()函数或者使用p.apply_async()'''
p.apply_async(func [, args [, kwargs]]):在一个池工作进程中执行func(*args,**kwargs),然后返回结果。
'''此方法的结果是AsyncResult类的实例，callback是可调用对象，接收输入参数。当func的结果变为可用时，将理解传递给callback。callback禁止执行任何阻塞操作，否则将接收其他异步操作中的结果。'''
p.close():关闭进程池，防止进一步操作。如果所有操作持续挂起，它们将在工作进程终止前完成
P.jion():等待所有工作进程退出。此方法只能在close（）或teminate()之后调用
方法apply_async()和map_async（）的返回值是AsyncResul的实例obj。实例具有以下方法
obj.get():返回结果，如果有必要则等待结果到达。timeout是可选的。如果在指定时间内还没有到达，将引发一场。如果远程操作中引发了异常，它将在调用此方法时再次被引发。
obj.ready():如果调用完成，返回True
obj.successful():如果调用完成且没有引发异常，返回True，如果在结果就绪之前调用此方法，引发异常
obj.wait([timeout]):等待结果变为可用。
obj.terminate()：立即终止所有工作进程，同时不执行任何清理或结束任何挂起工作。如果p被垃圾回收，将自动调用此函数
代码实例
进程池和多进程效率对比
import os
import time
import random
from multiprocessing import Pool
from multiprocessing import Process
def func(i):
i += 1
if __name__ == '__main__':
p = Pool(5) # 创建了5个进程
start = time.time()
p.map(func,range(1000)) # target = func args=next(iterable) # [(1,2,3),1,2,3,4]
p.close() # 是不允许再向进程池中添加任务
p.join()
print(time.time() - start)
start = time.time()
l = []
for i in range(1000):
p = Process(target=func,args=(i,)) # 创建了一百个进程
p.start()
l.append(p)
[i.join() for i in l]
print(time.time() - start)
同步和异步
import os,time
from multiprocessing import Pool
def work(n):
print('%s run' %os.getpid())
time.sleep(3)
return n**2
if __name__ == '__main__':
p=Pool(3) #进程池中从无到有创建三个进程,以后一直是这三个进程在执行任务
res_l=[]
for i in range(10):
res=p.apply(work,args=(i,)) # 同步调用，直到本次任务执行完毕拿到res，等待任务work执行的过程中可能有阻塞也可能没有阻塞
# 但不管该任务是否存在阻塞，同步调用都会在原地等着
print(res_l)
import os
import time
import random
from multiprocessing import Pool
def work(n):
print('%s run' %os.getpid())
time.sleep(random.random())
return n**2
if __name__ == '__main__':
p=Pool(3) #进程池中从无到有创建三个进程,以后一直是这三个进程在执行任务
res_l=[]
for i in range(10):
res=p.apply_async(work,args=(i,)) # 异步运行，根据进程池中有的进程数，每次最多3个子进程在异步执行
# 返回结果之后，将结果放入列表，归还进程，之后再执行新的任务
# 需要注意的是，进程池中的三个进程不会同时开启或者同时结束
# 而是执行完一个就释放一个进程，这个进程就去接收新的任务。
res_l.append(res)
# 异步apply_async用法：如果使用异步提交的任务，主进程需要使用jion，等待进程池内任务都处理完，然后可以用get收集结果
# 否则，主进程结束，进程池可能还没来得及执行，也就跟着一起结束了
p.close()
p.join()
for res in res_l:
print(res.get()) #使用get来获取apply_aync的结果,如果是apply,则没有get方法,因为apply是同步执行,立刻获取结果,也根本无需get
练习
#Pool内的进程数默认是cpu核数，假设为4（查看方法os.cpu_count()）
#开启6个客户端，会发现2个客户端处于等待状态
#在每个进程内查看pid，会发现pid使用为4个，即多个客户端公用4个进程
from socket import *
from multiprocessing import Pool
import os
server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen(5)
def talk(conn):
print('进程pid: %s' %os.getpid())
while True:
try:
msg=conn.recv(1024)
if not msg:break
conn.send(msg.upper())
except Exception:
break
if __name__ == '__main__':
p=Pool(4)
while True:
conn,*_=server.accept()
p.apply_async(talk,args=(conn,))
# p.apply(talk,args=(conn,client_addr)) #同步的话，则同一时间只有一个客户端能访问
from socket import *
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:
msg=input('>>: ').strip()
if not msg:continue
client.send(msg.encode('utf-8'))
msg=client.recv(1024)
print(msg.decode('utf-8'))
发现：并发开启多个客户端，服务端同一时间只有4个不同的pid，只能结束一个客户端，另外一个客户端才会进来.