• python学习笔记(多进程并发)


    理论篇:

    1、什么是进程:

          进程:计算机系统中正在进行的一个过程或者说一个任务。而负责执行任务则是cpu。

    2、进程和程序的区别:

          程序是实现功能的一堆代码,而进程是程序运行的过程。

          注:同一个程序同时打开两次或多次,就会启动两个或多个进程。

    3、并发与并行:  

          无论是并行还是并发,在用户看来都是'同时'运行的,不管是进程还是线程,都只是一个任务而已,真是干活的是cpu,cpu来做这些任务,而一个cpu同一时刻只能执行一个任务

          一 并发:是伪并行,即看起来是同时运行。单个cpu+多道技术就可以实现并发,(并行也属于并发)

         二 并行:同时运行,只有具备多个cpu才能实现并行

             单核下,可以利用多道技术,多个核,每个核也都可以利用多道技术(多道技术是针对单核而言的

             有四个核,六个任务,这样同一时间有四个任务被执行,假设分别被分配给了cpu1,cpu2,cpu3,cpu4,

             一旦任务1遇到I/O就被迫中断执行,此时任务5就拿到cpu1的时间片去执行,这就是单核下的多道技术

             而一旦任务1的I/O结束了,操作系统会重新调用它(需知进程的调度、分配给哪个cpu运行,由操作系统说了算),可能被分配给四个cpu中的任意一个去执行        

            所有现代计算机经常会在同一时间做很多件事,一个用户的PC(无论是单cpu还是多cpu),都可以同时运行多个任务(一个任务可以理解为一个进程)。

             启动一个进程来杀毒(360软件)

             启动一个进程来看电影(暴风影音)

             启动一个进程来聊天(腾讯QQ)

             所有的这些进程都需被管理,于是一个支持多进程的多道程序系统是至关重要的

             多道技术概念回顾:内存中同时存入多道(多个)程序,cpu从一个进程快速切换到另外一个,使每个进程各自运行几十或几百毫秒,这样,虽然在某一个瞬间,一个cpu只能          执行一个任务,但在1秒内,cpu却可以运行多个进程,这就给人产生了并行的错觉,即伪并发,以此来区分多处理器操作系统的真正硬件并行(多个cpu共享同一个物理内                存)

    4、同步与异步:        

             同步执行:一个进程在执行某个任务时,另外一个进程必须等待其执行完毕,才能继续执行
             异步执行:一个进程在执行某个任务时,另外一个进程无需等待其执行完毕,就可以继续执行,当有消息返回时,系统会通知后者进行处理,这样可以提高执行效率

             举个例子,打电话时就是同步通信,发短息时就是异步通信。

    实战篇:

    实现多进程模块:multiprocessing

    1、模块multiprocessing介绍:     

         multiprocessing模块用来开启子进程,并在子进程中执行我们定制的任务(比如函数),该模块与多线程模块threading的编程接口类似。

      multiprocessing模块的功能众多:支持子进程、通信和共享数据、执行不同形式的同步,提供了Process、Queue、Pipe、Lock等组件。

         需要再次强调的一点是:与线程不同,进程没有任何共享状态,进程修改的数据,改动仅限于该进程内。

    2、Process类介绍:

          Process类是用来创建进程的。     

    Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]]),由该类实例化得到的对象,表示一个子进程中的任务(尚未启动)
    
    强调:
    1. 需要使用关键字的方式来指定参数
    2. args指定的为传给target函数的位置参数,是一个元组形式,必须有逗号
    

      Process类的参数介绍

    1 group参数未使用,值始终为None
    
    2 target表示调用对象,即子进程要执行的任务
    
    3 args表示调用对象的位置参数元组,args=(1,2,'egon',)
     
    4 kwargs表示调用对象的字典,kwargs={'name':'egon','age':18}
    
    5 name为子进程的名称
    

      Process类方法介绍

    1 p.start():启动进程,并调用该子进程中的p.run() 
    2 p.run():进程启动时运行的方法,正是它去调用target指定的函数,我们自定义类的类中一定要实现该方法  
     
     3 p.terminate():强制终止进程p,不会进行任何清理操作,如果p创建了子进程,该子进程就成了僵尸进程,使用该方法需要特别小心这种情况。如果p还保存了一个锁那么也将不会被释放,进而导致死锁
     4 p.is_alive():如果p仍然运行,返回True
      
     5 p.join([timeout]):主线程等待p终止(强调:是主线程处于等的状态,而p是处于运行的状态)。timeout是可选的超时时间,需要强调的是,p.join只能join住start开启的进程,而不能join住run开启的进程 
    

      Process类属性介绍:

    1 p.daemon:默认值为False,如果设为True,代表p为后台运行的守护进程,当p的父进程终止时,p也随之终止,并且设定为True后,p不能创建自己的新进程,必须在p.start()之前设置
     
    2 p.name:进程的名称
     
    3 p.pid:进程的pid
     
    4 p.exitcode:进程在运行时为None、如果为–N,表示被信号N结束(了解即可)
     
    5 p.authkey:进程的身份验证键,默认是由os.urandom()随机生成的32字符的字符串。这个键的用途是为涉及网络连接的底层进程间通信提供安全性,这类连接只有在具有相同的身份验证键时才能成功(了解即可)
    

    3、Process类的使用

         强行记住:在windows中Process()必须放到# if __name__ == '__main__':下使用

        创建并开启进程的两种方法:   

     1 #开进程的方法一:
     2 import time
     3 import random
     4 from multiprocessing import Process
     5 def piao(name):
     6     print('%s piaoing' %name)
     7     time.sleep(random.randrange(1,5))
     8     print('%s piao end' %name)
     9 
    10 
    11 
    12 p1=Process(target=piao,args=('egon',)) #必须加,号
    13 p2=Process(target=piao,args=('alex',))
    14 p3=Process(target=piao,args=('wupeqi',))
    15 p4=Process(target=piao,args=('yuanhao',))
    16 
    17 p1.start()
    18 p2.start()
    19 p3.start()
    20 p4.start()
    21 print('主线程')
    开启进程方法一
     1 #开进程的方法二:
     2 import time
     3 import random
     4 from multiprocessing import Process
     5 
     6 
     7 class Piao(Process):
     8     def __init__(self,name):
     9         super().__init__()
    10         self.name=name
    11     def run(self):
    12         print('%s piaoing' %self.name)
    13 
    14         time.sleep(random.randrange(1,5))
    15         print('%s piao end' %self.name)
    16 
    17 p1=Piao('egon')
    18 p2=Piao('alex')
    19 p3=Piao('wupeiqi')
    20 p4=Piao('yuanhao')
    21 
    22 p1.start() #start会自动调用run
    23 p2.start()
    24 p3.start()
    25 p4.start()
    26 print('主线程')
    开启进程方法二

       Process类的join方法:作用是让主进程等待子进程执行完成后再执行。

    4、守护进程:     

          主进程创建守护进程

          其一:守护进程会在主进程代码执行结束后就终止

          其二:守护进程内无法再开启子进程,否则抛出异常:AssertionError: daemonic processes are not allowed to have children

           注意:进程之间是互相独立的,主进程代码运行结束,守护进程随即终止       

     1 from multiprocessing import Process
     2 import time
     3 import random
     4 
     5 class Piao(Process):
     6     def __init__(self,name):
     7         self.name=name
     8         super().__init__()
     9     def run(self):
    10         print('%s is piaoing' %self.name)
    11         time.sleep(random.randrange(1,3))
    12         print('%s is piao end' %self.name)
    13 
    14 
    15 p=Piao('egon')
    16 p.daemon=True #一定要在p.start()前设置,设置p为守护进程,禁止p创建子进程,并且父进程代码执行结束,p即终止运行
    17 p.start()
    18 print('')
    守护进程实例
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