• Python并发编程—进程间通信


    进程间通信(IPC)

    1.必要性: 进程间空间独立,资源不共享,此时在需要进程间数据传输时就需要特定的手段进行数据通信。

    2.常用进程间通信方法:管道通信、消息队列、共享内存、信号量

    管道通信(Pipe)

    1.通信原理:在内存中开辟管道空间,生成管道操作对象,多个进程使用同一个管道对象进行读写即可实现通信

    2.实现方法

    from multiprocessing import Pipe

    fd1,fd2 = Pipe(duplex = True)

    • 功能: 创建管道
    • 参数:默认表示双向管道
    • 如果为False 表示单向管道
    • 返回值:表示管道两端的读写对象
    •   如果是双向管道均可读写
    •   如果是单向管道fd1只读 fd2只写

    fd.recv()

    • 功能 : 从管道获取内容
    • 返回值:获取到的数据

    fd.send(data)

    • 功能: 向管道写入内容
    • 参数: 要写入的数据
     1 from multiprocessing import Process,Pipe
     2 import os,time
     3 
     4 # 创建管道对象
     5 # False fd1只能recv fd2只能send
     6 fd1,fd2 = Pipe(False)
     7 
     8 def read():
     9   while True:
    10     data = fd1.recv()  # 从管道获取消息
    11     print(data)
    12 
    13 def write():
    14   while True:
    15     time.sleep(2)
    16     fd2.send({'name':'Lily'}) # 向管道发送内容
    17 
    18 r = Process(target=read)
    19 w = Process(target=write)
    20 r.start()
    21 w.start()
    22 r.join()
    23 w.join()
    管道通信示例

    消息队列

    1.通信原理:在内存中建立队列模型,进程通过队列将消息存入,或者从队列取出完成进程间通信。

    2.实现方法

    from multiprocessing import Queue

    q = Queue(maxsize=0)

    • 功能: 创建队列对象
    • 参数:最多存放消息个数
    • 返回值:队列对象

    q.put(data,[block,timeout])

    • 功能:向队列存入消息
    • 参数:data 要存入的内容
    • block 设置是否阻塞 False为非阻塞
    • timeout 超时检测

    q.get([block,timeout])

    • 功能:从队列取出消息
    • 参数:block 设置是否阻塞 False为非阻塞
    • timeout 超时检测
    • 返回值: 返回获取到的内容

    q.full() 判断队列是否为满

    q.empty() 判断队列是否为空

    q.qsize() 获取队列中消息个数

    q.close() 关闭队列

     1 from multiprocessing import Process, Queue
     2 from time import sleep
     3 from random import randint
     4 
     5 #  创建消息队列
     6 q = Queue(3)
     7 
     8 
     9 # 请求进程
    10 def request():
    11   for i in range(10):
    12     x = randint(0, 100)
    13     y = randint(0, 100)
    14     q.put((x, y))
    15 
    16 
    17 # 处理进程
    18 def handle():
    19   while True:
    20     sleep(1)
    21     try:
    22       x, y = q.get(timeout=5)
    23     except:
    24       break
    25     else:
    26       print("%d + %d = %d" % (x, y, x + y))
    27 
    28 
    29 p1 = Process(target=request)
    30 p2 = Process(target=handle)
    31 p1.start()
    32 p2.start()
    33 p1.join()
    34 p2.join()
    消息队列演示

    共享内存

    1.通信原理:在内中开辟一块空间,进程可以写入内容和读取内容完成通信,但是每次写入内容会覆盖之前内容。

    2.实现方法

    from multiprocessing import Value,Array

    obj = Value(ctype,data)

    • 功能 : 开辟共享内存
    • 参数 : ctype 表示共享内存空间类型 'i' 'f' 'c'
    •      data 共享内存空间初始数据
    • 返回值:共享内存对象

    obj.value

    • 对该属性的修改查看即对共享内存读写

    obj = Array(ctype,data)

    • 功能: 开辟共享内存空间
    • 参数: ctype 表示共享内存数据类型
    •     data 整数则表示开辟空间的大小,其他数据类型表示开辟空间存放的初始化数据
    • 返回值:共享内存对象

    Array共享内存读写: 通过遍历obj可以得到每个值,直接可以通过索引序号修改任意值。

    * 可以使用obj.value直接打印共享内存中的字节串
     1 from multiprocessing import Process,Value
     2 import time
     3 from random import randint
     4 
     5 # 创建共享内存
     6 money = Value('i',5000)
     7 
     8 #  修改共享内存
     9 def man():
    10   for i in range(30):
    11     time.sleep(0.2)
    12     money.value += randint(1,1000)
    13 
    14 def girl():
    15   for i in range(30):
    16     time.sleep(0.15)
    17     money.value -= randint(100,800)
    18 
    19 m = Process(target = man)
    20 g = Process(target = girl)
    21 m.start()
    22 g.start()
    23 m.join()
    24 g.join()
    25 
    26 # 获取共享内存值
    27 print("一月余额:",money.value)
    value
     1 from multiprocessing import Process,Array
     2 
     3 # 创建共享内存
     4 # shm = Array('i',[1,2,3])
     5 # shm = Array('i',3)  # 表示开辟三个空间的列表
     6 shm = Array('c',b"hello") #字节串
     7 
     8 def fun():
     9   # 共享内存对象可迭代
    10   for i in shm:
    11     print(i)
    12   shm[0] = b'H'
    13 
    14 p = Process(target = fun)
    15 p.start()
    16 p.join()
    17 
    18 for i in shm:
    19   print(i)
    20 
    21 print(shm.value) # 打印字节串
    array

    信号量(信号灯集)

    1.通信原理:给定一个数量对多个进程可见。多个进程都可以操作该数量增减,并根据数量值决定自己的行为。

    2.实现方法

    from multiprocessing import Semaphore

    sem = Semaphore(num)

    • 功能 : 创建信号量对象
    • 参数 : 信号量的初始值
    • 返回值 : 信号量对象

    sem.acquire() 将信号量减1 当信号量为0时阻塞

    sem.release() 将信号量加1

    sem.get_value()获取信号量数量

     1 from multiprocessing import Process,Semaphore
     2 from time import sleep
     3 import os
     4 
     5 # 创建信号量 最多允许三个任务同时执行
     6 sem = Semaphore(3)
     7 
     8 # 任务函数
     9 def handle():
    10   sem.acquire()  # 想执行必须消耗一个信号量
    11   print("%d 执行任务"%os.getpid())
    12   sleep(2)
    13   print("%d 执行任务完毕"%os.getpid())
    14   sem.release() # 增加信号量
    15 
    16 # 10人想执行
    17 for i in range(10):
    18   p = Process(target=handle)
    19   p.start()
    sem
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