Python学习笔记__10.1章 多进程

jydg

　　# 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。