python 进程

1. 启动一个进程

from multiprocessing import Process
import os

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

def f(name):
    info('function f')
    print('hello', name)
# 在Win平台要在__main__中启动进程
if __name__ == '__main__':
    info('main line')
    p = Process(target=f, args=('bob',))
    p.start()
    p.join()

2. 进程之间共享对象

使用多进程时，一般使用消息机制实现进程间通信，尽可能避免使用同步原语，例如锁。

from multiprocessing import Process, Queue

def f(q):
    q.put([42, None, 'hello'])

if __name__ == '__main__':
    q = Queue()
    p = Process(target=f, args=(q,))
    p.start()
    print(q.get())    # prints "[42, None, 'hello']"
    p.join()

JoinableQueue

task_done()

  指出之前进入队列的任务已经完成。由队列的消费者进程使用。对于每次调用 get() 获取的任务，执行完成后调用 task_done() 告诉队列该任务已经处理完成。

  如果 join() 方法正在阻塞之中，该方法会在所有对象都被处理完的时候返回 (即对之前使用 put() 放进队列中的所有对象都已经返回了对应的 task_done() ) 。

  如果被调用的次数多于放入队列中的项目数量，将引发 ValueError 异常 。

join()
阻塞至队列中所有的元素都被接收和处理完毕。

  当条目添加到队列的时候，未完成任务的计数就会增加。每当消费者进程调用 task_done() 表示这个条目已经被回收，该条目所有工作已经完成，未完成计数就会减少。当未完成计数降到零的时候， join() 阻塞被解除。

3. 进程之间同步

from multiprocessing import Process, Lock

def f(l, i):
    l.acquire()
    try:
        print('hello world', i)
    finally:
        l.release()

if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()

    for num in range(10):
        Process(target=f, args=(lock, num)).start()

4. 共享状态(最好避免)

4.1 共享内存

from multiprocessing import Process, Value, Array

def f(n, a):
    n.value = 3.1415927
    for i in range(len(a)):
        a[i] = -a[i]

if __name__ == '__main__':
    num = Value('d', 0.0)
    arr = Array('i', range(10))

    p = Process(target=f, args=(num, arr))
    p.start()
    p.join()

    print(num.value)
    print(arr[:])

4.2 服务进程

from multiprocessing import Process, Manager

def f(d, l):
    d[1] = '1'
    d['2'] = 2
    d[0.25] = None
    l.reverse()

if __name__ == '__main__':
    with Manager() as manager:
        d = manager.dict()
        l = manager.list(range(10))

        p = Process(target=f, args=(d, l))
        p.start()
        p.join()

        print(d)
        print(l)

5. 使用进程池

from multiprocessing import Pool, TimeoutError
import time
import os

def f(x):
    return x*x

if __name__ == '__main__':
    # start 4 worker processes
    with Pool(processes=4) as pool:

        # print "[0, 1, 4,..., 81]"
        print(pool.map(f, range(10)))

        # print same numbers in arbitrary order
        for i in pool.imap_unordered(f, range(10)):
            print(i)

        # evaluate "f(20)" asynchronously
        res = pool.apply_async(f, (20,))      # runs in *only* one process
        print(res.get(timeout=1))             # prints "400"

        # evaluate "os.getpid()" asynchronously
        res = pool.apply_async(os.getpid, ()) # runs in *only* one process
        print(res.get(timeout=1))             # prints the PID of that process

        # launching multiple evaluations asynchronously *may* use more processes
        multiple_results = [pool.apply_async(os.getpid, ()) for i in range(4)]
        print([res.get(timeout=1) for res in multiple_results])

        # make a single worker sleep for 10 secs
        res = pool.apply_async(time.sleep, (10,))
        try:
            print(res.get(timeout=1))
        except TimeoutError:
            print("We lacked patience and got a multiprocessing.TimeoutError")

        print("For the moment, the pool remains available for more work")

    # exiting the 'with'-block has stopped the pool
    print("Now the pool is closed and no longer available")

1. 避免共享状态

应该尽可能避免在进程间传递大量数据，越少越好。

最好坚持使用队列或者管道进行进程间通信，而不是底层的同步原语。

2. 可序列化

保证所代理的方法的参数是可以序列化的。

3. 代理的线程安全性

不要在多线程中同时使用一个代理对象，除非你用锁保护它。

（而在不同进程中使用 相同 的代理对象却没有问题。）

4. 使用 Join 避免僵尸进程

在 Unix 上，如果一个进程执行完成但是没有被 join，就会变成僵尸进程。一般来说，僵尸进程不会很多，因为每次新启动进程（或者 active_children() 被调用）时，所有已执行完成且没有被 join 的进程都会自动被 join，而且对一个执行完的进程调用 Process.is_alive 也会 join 这个进程。尽管如此，对自己启动的进程显式调用 join 依然是最佳实践。

5. 继承优于序列化、反序列化

当使用 spawn 或者 forkserver 的启动方式时，multiprocessing 中的许多类型都必须是可序列化的，这样子进程才能使用它们。但是通常我们都应该避免使用管道和队列发送共享对象到另外一个进程，而是重新组织代码，对于其他进程创建出来的共享对象，让那些需要访问这些对象的子进程可以直接将这些对象从父进程继承过来。

6. 避免杀死进程

听过 Process.terminate 停止一个进程很容易导致这个进程正在使用的共享资源（如锁、信号量、管道和队列）损坏或者变得不可用，无法在其他进程中继续使用。

所以，最好只对那些从来不使用共享资源的进程调用 Process.terminate 。

7. Join 使用队列的进程

记住，往队列放入数据的进程会一直等待直到队列中所有项被"feeder" 线程传给底层管道。（子进程可以调用队列的 Queue.cancel_join_thread 方法禁止这种行为）

这意味着，任何使用队列的时候，你都要确保在进程join之前，所有存放到队列中的项将会被其他进程、线程完全消费。否则不能保证这个写过队列的进程可以正常终止。记住非精灵进程会自动 join 。

下面是一个会导致死锁的例子:

from multiprocessing import Process, Queue

def f(q):
    q.put('X' * 1000000)

if __name__ == '__main__':
    queue = Queue()
    p = Process(target=f, args=(queue,))
    p.start()
    p.join()                    # this deadlocks
    obj = queue.get()

交换最后两行可以修复这个问题（或者直接删掉 p.join()）。

8. 显示传递资源给子进程

在Unix上，使用 fork 方式启动的子进程可以使用父进程中全局创建的共享资源。不过，最好是显式将资源对象通过参数的形式传递给子进程。

除了（部分原因）让代码兼容 Windows 以及其他的进程启动方式外，这种形式还保证了在子进程生命期这个对象是不会被父进程垃圾回收的。如果父进程中的某些对象被垃圾回收会导致资源释放，这就变得很重要。

所以对于实例：

from multiprocessing import Process, Lock

def f():
    ... do something using "lock" ...

if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()
    for i in range(10):
        Process(target=f).start()

应当重写成这样：

from multiprocessing import Process, Lock

def f(l):
    ... do something using "l" ...

if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()
    for i in range(10):
        Process(target=f, args=(lock,)).start()

9. 谨防将 sys.stdin 数据替换为 “类似文件的对象”

multiprocessing 原本会无条件地这样调用:

os.close(sys.stdin.fileno())

在 multiprocessing.Process._bootstrap() 方法中 —— 这会导致与"进程中的进程"相关的一些问题。这已经被修改成了:

sys.stdin.close()
sys.stdin = open(os.open(os.devnull, os.O_RDONLY), closefd=False)

它解决了进程相互冲突导致文件描述符错误的根本问题，但是对使用带缓冲的“文件类对象”替换 sys.stdin() 作为输出的应用程序造成了潜在的危险。如果多个进程调用了此文件类对象的 close() 方法，会导致相同的数据多次刷写到此对象，损坏数据。

如果你写入文件类对象并实现了自己的缓存，可以在每次追加缓存数据时记录当前进程id，从而将其变成 fork 安全的，当发现进程id变化后舍弃之前的缓存，例如:

@property
def cache(self):
    pid = os.getpid()
    if pid != self._pid:
        self._pid = pid
        self._cache = []
    return self._cache