Python基础十九：多进程

Python基础十九：多进程

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Python基础系列内容为学习廖雪峰老师Python3教程的记录，廖雪峰老师官网地址：廖雪峰Python3教程

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Author:yooongchun

Email:yooongchun@foxmail.com

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• 基本解释：对于操作系统来说，一个任务就是一个进程Process，有些进程还不止同时干一件事，比如Word，它可以同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程Thread。

• 执行多任务：Python内执行多任务的方式有三种，即：多线程 、多进程、 多进程+多线程

• 多进程multiprocessing：Python实现多进程在Linux 等系统上提供系统调用fork() 函数，而在Windows 系统上提供了Process 来提供多进程使用

  from multiprocessing import Process
  import os
  
  
  # 子进程要执行的代码
  
  def run_proc(name):
    print('Run child process %s (%s)...' % (name, os.getpid()))
  
  if __name__=='__main__':
    print('Parent process %s.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('test',))
    print('Child process will start.')
    p.start()
    p.join()
    print('Child process end.')

  运行上述代码：

  Parent process 8072.
  Child process will start.
  Run child process test (14316)...
  Child process end.
  [Finished in 0.6s]

  如果要启动大量进程同时执行，可以使用Python提供的进程池：

  from multiprocessing import Pool
  import os, time, random
  
  def long_time_task(name):
    print('Run task %s (%s)...' % (name, os.getpid()))
    start = time.time()
    time.sleep(random.random() * 3)
    end = time.time()
    print('Task %s runs %0.2f seconds.' % (name, (end - start)))
  
  if __name__=='__main__':
    print('Parent process %s.' % os.getpid())
    p = Pool(4)
    for i in range(5):
        p.apply_async(long_time_task, args=(i,))
    print('Waiting for all subprocesses done...')
    p.close()
    p.join()
    print('All subprocesses done.')

• 子进程

  很多时候，子进程并不是自身，而是一个外部进程。我们创建了子进程后，还需要控制子进程的输入和输出。

  subprocess模块可以让我们非常方便地启动一个子进程，然后控制其输入和输出。

  下面的代码演示了调用命令nslookup www.python.org 的结果，这跟在命令行直接输入该命令效果是一样：

  import subprocess
  print('nslookup www.python.org')
  r = subprocess.call(['nslookup', 'www.python.org'])
  print('Exit code:', r)

  结果如下：

  nslookup www.python.org
  Non-authoritative answer:
  
  Server:  localhost
  Address:  127.0.0.1
  
  Name:    dualstack.python.map.fastly.net
  Address:  151.101.72.223
  Aliases:  www.python.org
  
  Exit code: 0

  如果子进程还需要输入，则可以通过communicate() 方法来输入：

  import subprocess
  
  print('nslookup')
  p = subprocess.Popen(['nslookup'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
  output, err = p.communicate(b'set q=mx
  python.org
  exit
  ')
  print(output.decode('utf-8'))
  print('Exit code:', p.returncode)

  结果：

  nslookup
  Default Server:  localhost
  Address:  127.0.0.1
  > > Server:  localhost
  Address:  127.0.0.1
  > 
  Exit code: 0

• 进程间通信

  Process之间肯定是需要通信的，操作系统提供了很多机制来实现进程间的通信。Python的multiprocessing模块包装了底层的机制，提供了Queue、Pipes等多种方式来交换数据。

  我们以Queue为例，在父进程中创建两个子进程，一个往Queue里写数据，一个从Queue里读数据：

  from multiprocessing import Process,Queue
  import os,time,random
  
  
  # 写数据
  
  def write(q):
    print("Process to write:%s"%os.getpid())
    for value in ['A','B','C']:
        print('Put %s to queue...'%value)
        q.put(value)
        time.sleep(random.random())
  
  # 读数据
  
  def read(q):
    print("Process to read: %s"%os.getpid())
    while True:
        value=q.get(True)
        print('Get %s from queue.'%value)
  
  if __name__=="__main__":
    q=Queue()
    pw=Process(target=write,args=(q,))
    pr=Process(target=read,args=(q,))
    pw.start()
    pr.start()
    pw.join()
    pr.terminate()

  结果：

  Process to read: 16104
  Process to write:18016
  Put A to queue...
  Get A from queue.
  Put B to queue...
  Get B from queue.
  Put C to queue...
  Get C from queue.