Python学习笔记__10.1章 多进程
# 这是学习廖雪峰老师python教程的学习笔记1、概览
Unix/Linux操作系统提供了一个fork()系统调用。fork()调用一次，返回两次，因为操作系统自动把当前进程（称为父进程）复制了一份（称为子进程），然后，分别在父进程和子进程内返回。
子进程永远返回0，而父进程返回子进程的ID。这样做的理由是，一个父进程可以fork出很多子进程，所以，父进程要记下每个子进程的ID，而子进程只需要调用getppid()就可以拿到父进程的ID。
1.1、创建子进程
Python的os模块封装了常见的系统调用，其中就包括fork
import os
print('Process (%s) start...' % os.getpid()) #打印父进程> pid = os.fork() # os.fork()的返回值赋给 pid
if pid == 0:# 返回值是0，说明这是子进程空间
print('I am child process (%s) and my parent is %s.' % (os.getpid(), os.getppid()))
else:
print('I (%s) just created a child process (%s).' % (os.getpid(), pid))
# 运行结果
Process (876) start...
I (876) just created a child process (877).
I am child process (877) and my parent is 876.
有了fork调用，一个进程在接到新任务时就可以复制出一个子进程来处理新任务，常见的Apache服务器就是由父进程监听端口，每当有新的http请求时，就fork出子进程来处理新的http请求。
2、multiprocessing
multiprocessing模块是跨平台版本的多进程模块
2.1、创建子进程
multiprocessing模块提供了一个Process类来代表一个进程对象
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',))# target指定子进程，args指定参数
print('Child process will start.')
p.start() #start() 方法启动
p.join()# join()方法可以等待子进程结束后再继续往下运行，通常用于进程间的同步
print('Child process end.')
3、Pool
如果要启动大量的子进程，可以用进程池的方式批量创建子进程：
from multiprocessing import Pool
import os, time, random
def long_time_task(name): # 提示执行的任务，并打印任务的执行时间
print('Run task %s (%s)...' % (name, os.getpid()))
start = time.time()
time.sleep(random.random() * 3)#休眠。random是类。它有个方法叫random
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) # 同时可以运行的进程数。由系统CPU_physical核数决定
for i in range(5):
p.apply_async(long_time_task, args=(i,)) # 异步执行任务
print('Waiting for all subprocesses done...')
p.close()# 调用join()之前必须先调用close()，调用close()之后就不能继续添加新的Process
p.join()#join()方法会等待所有子进程执行完毕
print('All subprocesses done.')
# 执行结果
Parent process 669.
Waiting for all subprocesses done...
Run task 0 (671)...
Run task 1 (672)...
Run task 2 (673)...
Run task 3 (674)...
Task 2 runs 0.14 seconds.
Run task 4 (673)...
Task 1 runs 0.27 seconds.
Task 3 runs 0.86 seconds.
Task 0 runs 1.41 seconds.
Task 4 runs 1.91 seconds.
All subprocesses done.
4、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。
# 在Python代码中运行命令nslookup www.python.org
import subprocess
print('$ nslookup www.python.org')
r = subprocess.call(['nslookup', 'www.python.org']) # 调用call()方法，执行命令nslookup，参数为网址
print('Exit code:', r)# 打印r的返回值。0表示无错误
# 向子进程输入参数（测试有误，问题待查）
如果子进程还需要输入，则可以通过communicate()方法输入
import subprocess
print('$ nslookup')
# Popen()方法，创建新进程。PIPE，表示设置文件对象。
# stdin用来提供输入到新创建的子进程
# stdout用来保存新创建的子进程的输出
# stderr用来保存新创建的子进程的错误输出。
p = subprocess.Popen(['nslookup'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
output, err = p.communicate(b'set q=mx\npython.org\nexit\n')#输入参数，\n是换行符。b''表示将其转化为bytes
print(output.decode('utf-8')) #解码
print('Exit code:', p.returncode)
参考文档：
python类库[进程subprocess与管道pipe] (https://blog.csdn.net/xumingwei12345/article/details/51941183)
5、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。
# 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
# 写数据进程执行的代码:
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) # 往Queue() 中放入数据
time.sleep(random.random())
# 读数据进程执行的代码:
def read(q):
print('Process to read: %s' % os.getpid())
while True:# 死循环
value = q.get(True)
print('Get %s from queue.' % value)
if __name__=='__main__':
# 父进程创建Queue，并传给各个子进程：
q = Queue()
pw = Process(target=write, args=(q,))
pr = Process(target=read, args=(q,))
# 启动子进程pw，写入:
pw.start()
# 启动子进程pr，读取:
pr.start()
# 等待pw结束:
pw.join()
# pr进程里是死循环，无法等待其结束，只能强行终止:
pr.terminate()
# 运行结果如下：
Process to write: 50563
Put A to queue...
Process to read: 50564
Get A from queue.
Put B to queue...
Get B from queue.
Put C to queue...
Get C from queue.
6、小结
在Unix/Linux下，可以使用fork()调用实现多进程。
要实现跨平台的多进程，可以使用multiprocessing模块。
进程间通信是通过Queue、Pipes等实现的。
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