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進(jìn)程

什么是進(jìn)程
進(jìn)程指的是一個(gè)程序的運(yùn)行過程,或者說一個(gè)正在執(zhí)行的程序
所以說進(jìn)程一種虛擬的概念,該虛擬概念起源操作系統(tǒng)

一個(gè)CPU 同一時(shí)刻只能執(zhí)行一件事

開啟一個(gè)進(jìn)程

from  multiprocessing import Process
import time
def task(name):
  print('%s is running'%name)
  time.sleep(3)
  print('%s is done'%name)
# 開啟子進(jìn)程的操作必須放到
# if __name__ == '__main__'的子代碼中
# 子進(jìn)程不會(huì)再次加載
if __name__ == '__main__':
  p=Process(target=task,args=('小王',))
  # p=Process(target=task,kwargs={'name':'小王'})
  # print(p)
  p.start()
  # 主進(jìn)程只是向操作系統(tǒng)發(fā)送了一個(gè)開啟子進(jìn)程的信號(hào)
  # p.start()
  # 1.操作系統(tǒng)先申請內(nèi)存空間
  # 2.把主進(jìn)程的數(shù)據(jù)拷貝到子進(jìn)程里面
  # 3.調(diào)用cup才能運(yùn)行里面的代碼
  # 創(chuàng)造進(jìn)程的開銷大
  print('主')

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

JOIN方法

當(dāng)前進(jìn)程jion別的進(jìn)程。當(dāng)前進(jìn)程就會(huì)等到別的進(jìn)程執(zhí)行完畢了才會(huì)繼續(xù)開始往下執(zhí)行

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

from multiprocessing import Process
import time

def task(name, n):
  print('%s is running' % name)
  time.sleep(n)
  print('%s is done' % name)

if __name__ == '__main__':
  start = time.time()
  p_l = []
  for i in range(1, 4):
      p = Process(target=task, args=('小王%s' % i, i))
      p_l.append(p)
      p.start()
  # 主進(jìn)程等待子進(jìn)程
  for p in p_l:
      p.join()
  print('主', (time.time() - start))

進(jìn)程之間空間隔離

from multiprocessing import  Process
# 這個(gè)n是主進(jìn)程里面的值
n = 100
def task():
  global n
  # 改的是子進(jìn)程里面的全局變量
  # 主進(jìn)程里面沒有改
  n = 0
if __name__ == '__main__':
  p=Process(target=task)
  p.start()
  p.join()
  print(n)

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

進(jìn)程的常用方法

current_process 查看pid(進(jìn)程id)

# 1. 進(jìn)程pid:每一個(gè)進(jìn)程在操作系統(tǒng)內(nèi)都有一個(gè)唯一的id號(hào),稱之為pid
from multiprocessing import Process, current_process
import time

def task():
  print('%s is running' % current_process().pid)
  time.sleep(3)
  print('%s is done' % current_process().pid)

# 開啟子進(jìn)程的操作必須放到
# if __name__ == '__main__'的子代碼中
# 子進(jìn)程不會(huì)再次加載
if __name__ == '__main__':
  p = Process(target=task)
  p.start()
  print('主', current_process().pid)

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

os.getpid() 查看進(jìn)程id

# os模塊也可以
from multiprocessing import Process, current_process
import time, os

def task():
  print('%s is running 爹是%s' % (os.getpid(), os.getppid()))
  time.sleep(3)
  print('%s is done爹是%s' % (os.getpid(), os.getppid()))

# 開啟子進(jìn)程的操作必須放到
# if __name__ == '__main__'的子代碼中
# 子進(jìn)程不會(huì)再次加載
if __name__ == '__main__':
  p = Process(target=task)
  p.start()
  # 誰把主進(jìn)程創(chuàng)造出來的
  #   用pycharm就是pycharm創(chuàng)造的
  print('主%s爹是%s' % (os.getpid(), os.getppid()))

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

進(jìn)程其他方法和屬性

from multiprocessing import Process,current_process
import time,os
def task():
  print('%s is running 爹是%s'%(os.getpid(),os.getppid()))
  time.sleep(30)
  print('%s is done爹是%s'%(os.getpid(),os.getppid()))
# 開啟子進(jìn)程的操作必須放到
# if __name__ == '__main__'的子代碼中
# 子進(jìn)程不會(huì)再次加載
if __name__ == '__main__':
  p=Process(target=task)
  p.start()
  # 誰把主進(jìn)程創(chuàng)造出來的
  # 用pycharm就是pycharm創(chuàng)造的
  # 進(jìn)程的名字
  print(p.name)
  # 殺死子進(jìn)程
  p.terminate()
  # 需要時(shí)間
  time.sleep(0.1)
  #  判斷子進(jìn)程是否存活
  print(p.is_alive())
  print('主%s爹是%s'%(os.getpid(),os.getppid()))

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

守護(hù)進(jìn)程

本質(zhì)就是一個(gè)"子進(jìn)程",該"子進(jìn)程"的生命周期<=被守護(hù)進(jìn)程的生命周期
當(dāng)被守護(hù)的進(jìn)程執(zhí)行完了。它也會(huì)被殺死

# 主進(jìn)程運(yùn)行完了，子進(jìn)程沒有存在的意義
# 皇帝和太監(jiān)不是同生，但是是同死
from  multiprocessing import Process
import time
def task(name):
  print('%s活著'%name)
  time.sleep(3)
  print('%s正常死亡'%name)
if __name__ == '__main__':
  p1=Process(target=task,args=('老太監(jiān)',))
  # 聲明子進(jìn)程為守護(hù)進(jìn)程
  p1.daemon = True
  p1.start()
  time.sleep(1)
  print('皇帝正在死亡')

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

互斥鎖

進(jìn)程之間內(nèi)存空間互相隔離，怎樣實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)
進(jìn)程之間內(nèi)存數(shù)據(jù)不共享,但是共享同一套文件系統(tǒng),所以訪問同一個(gè)文件,是沒有問題的,
而共享帶來的是競爭，競爭帶來的結(jié)果就是錯(cuò)亂，如何控制，就是加鎖處理

'''
搶票
  查票
  購票
互斥鎖：
  在程序中進(jìn)行加鎖處理
  必須要釋放鎖下一個(gè)鎖才能獲取，所以程序在合適的時(shí)候必須要有釋放鎖
所以用文件來處理共享數(shù)據(jù)
  1.速度慢
  2.必須有互斥鎖
'''
import json
import time,random
from multiprocessing import Process,Lock
# 查票
def search(name):
  with open('db.json','rt',encoding='utf-8')as f:
      dic = json.load(f)
  # 模擬查票時(shí)間
  time.sleep(1)
  print('%s 查看到余票為 %s'%(name,dic['count']))
# 購票
# 第二個(gè)get子進(jìn)程不會(huì)是第一個(gè)get子進(jìn)程修改后count的結(jié)果
# 加互斥鎖，把這一部分并發(fā)變成串行，
# 但是犧牲了效率，保證了數(shù)據(jù)安全
def get(name):
  with open('db.json','rt',encoding='utf-8')as f:
      dic = json.load(f)
  if dic['count']>0:
      dic['count']-=1
      time.sleep(random.randint(1,3))
      with open('db.json', 'wt', encoding='utf-8')as f:
          json.dump(dic,f)
          print('%s 購票成功'%name)
  else:
      print('%s 查看到?jīng)]有票了'%name)
def task(name,mutex):
  # 并發(fā)
  search(name)
  # 串行
  # 加互斥鎖
  mutex.acquire()
  get(name)
  # 釋放互斥鎖
  mutex.release()
# if __name__ == '__main__':
#     for i in range(10):
#         p=Process(target=task,args=('路人%s'%i,))
#         p.start()
#         #  join只能將進(jìn)程的任務(wù)整體變成串行
#         # 互斥鎖可以局部串行
#         p.join()
#         # 數(shù)據(jù)安全，是指讀的時(shí)候無所謂，寫的（改的）時(shí)候必須安全
#         # 寫的時(shí)候是串行，讀的時(shí)候并發(fā)
# 加鎖
if __name__ == '__main__':
  # 主進(jìn)程加鎖
  mutex=Lock()
  for i in range(10):
      # 鎖傳入子進(jìn)程
      p=Process(target=task,args=('路人%s'%i,mutex))
      p.start()
      #  join只能將進(jìn)程的任務(wù)整體變成串行
      # 互斥鎖可以局部串行
      # p.join()
      # 數(shù)據(jù)安全，是指讀的時(shí)候無所謂，寫的（改的）時(shí)候必須安全
      # 寫的時(shí)候是串行，讀的時(shí)候并發(fā)

db.json 中只有10張票。如果沒有加鎖。則可能會(huì)出現(xiàn)票唄多賣的情況

進(jìn)程間通信(IPC機(jī)制)

'''
速度快
鎖問題解決
ipc機(jī)制
  進(jìn)程彼此之間互相隔離，要實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信（IPC），
  multiprocessing模塊支持兩種形式：隊(duì)列和管道，這兩種方式都是使用消息傳遞的
  共享內(nèi)存空間
  隊(duì)列=管道+鎖
'''
from  multiprocessing import Queue
# 占用的內(nèi)存，最好小數(shù)據(jù)，消息數(shù)據(jù)，下載地址
# Queue(限制隊(duì)列里面的個(gè)數(shù))
# 先進(jìn)先出
q=Queue(3)
# 添加
q.put('a')
q.put('b')
q.put({'x':2})
print('籃子滿了')
# 隊(duì)列滿了，相當(dāng)于鎖了
# q.put({'x':2})
# 提取
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
# # 隊(duì)列為空，等待加入，也會(huì)阻塞，相當(dāng)于鎖了
print('隊(duì)列為空')
print(q.get())

隊(duì)列被取完了后面的q.get() 會(huì)阻塞直到有新的元素。所以程序不會(huì)結(jié)束

python多進(jìn)程基礎(chǔ)詳解

JoinableQueue 來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)消費(fèi)者

JoinableQueue#task_done()方法當(dāng)隊(duì)列里面沒有元素會(huì)結(jié)束線程

'''
小王和小周每人生產(chǎn)10分包子和土豆絲
小戴和小楊一直吃，當(dāng)隊(duì)列里面沒有食物時(shí)。終結(jié)進(jìn)程
'''
import time, random
from multiprocessing import Process, JoinableQueue

def producer(name, food, q):
  for i in range(10):
      res = '%s%s' % (food, i)
      # 模擬生產(chǎn)數(shù)據(jù)的時(shí)間
      time.sleep(random.randint(1, 3))
      q.put(res)
      print('廚師%s生成了%s' % (name, res))

def consumer(name, q):
  while True:
      # 訂單都沒了還在等，隊(duì)列里面空了
      res = q.get()
      # 模擬處理數(shù)據(jù)的時(shí)間
      time.sleep(random.randint(1, 3))
      print('吃貨%s吃了%s' % (name, res))
      # 1每次完成隊(duì)列取一次，往q.join() ，取干凈了q.join()運(yùn)行完
      q.task_done()

# 多個(gè)生產(chǎn)者和消費(fèi)者
if __name__ == '__main__':
  q = JoinableQueue()
  # 生產(chǎn)者
  p1 = Process(target=producer, args=('小王', '包子', q))
  p3 = Process(target=producer, args=('小周', '土豆絲', q))
  # 消費(fèi)者
  c1 = Process(target=consumer, args=('小戴', q))
  c2 = Process(target=consumer, args=('小楊', q))
  # #3.守護(hù)進(jìn)程的作用: 主進(jìn)程死了，消費(fèi)者子進(jìn)程也跟著死
  #     #把消費(fèi)者變成守護(hù)進(jìn)程
  c1.daemon = True
  c2.daemon = True
  p1.start()
  p3.start()
  c1.start()
  c2.start()
  p1.join()
  p3.join()
  # 2消費(fèi)者task_done給q.join()發(fā)信號(hào)
  q.join()
  print('主')
  # 生產(chǎn)者運(yùn)行完？1,2
  # 消費(fèi)者運(yùn)行完？1,2