Python多进程编程

序.multiprocessing

python中的多线程其实并不是真正的多线程,如果想要充分地使用多核CPU的资源,在python中大部分情况需要使用多进程。Python提供了非常好用的多进程包multiprocessing,只需要定义一个函数,Python会完成其他所有事情。借助这个包,可以轻松完成从单进程到并发执行的转换。multiprocessing支持子进程、通信和共享数据、执行不同形式的同步,提供了Process、Queue、Pipe、Lock等组件。

1.Process

创建进程的类:Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]]),target表示调用对象,args表示调用对象的位置参数元组。kwargs表示调用对象的字典。name为别名。group实质上不使用。
方法:is_alive()、join([timeout])、run()、start()、terminate()。其中,Process以start()启动某个进程。

属性:authkey、daemon(要通过start()设置)、exitcode(进程在运行时为None、如果为–N,表示被信号N结束)、name、pid。其中daemon是父进程终止后自动终止,且自己不能产生新进程,必须在start()之前设置。

例1.1:创建函数并将其作为单个进程

结果

例1.2:创建函数并将其作为多个进程

结果

例1.3:将进程定义为类

 

:进程p调用start()时,自动调用run()

结果

例1.4:daemon程序对比结果

#1.4-1 不加daemon属性

结果

#1.4-2 加上daemon属性

结果

:因子进程设置了daemon属性,主进程结束,它们就随着结束了。

#1.4-3 设置daemon执行完结束的方法

结果

2.Lock

当多个进程需要访问共享资源的时候,Lock可以用来避免访问的冲突。

结果(输出文件)

3.Semaphore

Semaphore用来控制对共享资源的访问数量,例如池的最大连接数。

结果

4.Event

Event用来实现进程间同步通信。

结果

5.Queue

Queue是多进程安全的队列,可以使用Queue实现多进程之间的数据传递。put方法用以插入数据到队列中,put方法还有两个可选参数:blocked和timeout。如果blocked为True(默认值),并且timeout为正值,该方法会阻塞timeout指定的时间,直到该队列有剩余的空间。如果超时,会抛出Queue.Full异常。如果blocked为False,但该Queue已满,会立即抛出Queue.Full异常。

get方法可以从队列读取并且删除一个元素。同样,get方法有两个可选参数:blocked和timeout。如果blocked为True(默认值),并且timeout为正值,那么在等待时间内没有取到任何元素,会抛出Queue.Empty异常。如果blocked为False,有两种情况存在,如果Queue有一个值可用,则立即返回该值,否则,如果队列为空,则立即抛出Queue.Empty异常。Queue的一段示例代码: 

结果

 6.Pipe

Pipe方法返回(conn1, conn2)代表一个管道的两个端。Pipe方法有duplex参数,如果duplex参数为True(默认值),那么这个管道是全双工模式,也就是说conn1和conn2均可收发。duplex为False,conn1只负责接受消息,conn2只负责发送消息。

send和recv方法分别是发送和接受消息的方法。例如,在全双工模式下,可以调用conn1.send发送消息,conn1.recv接收消息。如果没有消息可接收,recv方法会一直阻塞。如果管道已经被关闭,那么recv方法会抛出EOFError。 

结果

7.Pool

在利用Python进行系统管理的时候,特别是同时操作多个文件目录,或者远程控制多台主机,并行操作可以节约大量的时间。当被操作对象数目不大时,可以直接利用multiprocessing中的Process动态成生多个进程,十几个还好,但如果是上百个,上千个目标,手动的去限制进程数量却又太过繁琐,此时可以发挥进程池的功效。
Pool可以提供指定数量的进程,供用户调用,当有新的请求提交到pool中时,如果池还没有满,那么就会创建一个新的进程用来执行该请求;但如果池中的进程数已经达到规定最大值,那么该请求就会等待,直到池中有进程结束,才会创建新的进程来它。

例7.1:使用进程池

一次执行结果

函数解释:

  • apply_async(func[, args[, kwds[, callback]]]) 它是非阻塞,apply(func[, args[, kwds]])是阻塞的(理解区别,看例1例2结果区别)
  • close()    关闭pool,使其不在接受新的任务。
  • terminate()    结束工作进程,不在处理未完成的任务。
  • join()    主进程阻塞,等待子进程的退出, join方法要在close或terminate之后使用。

执行说明:创建一个进程池pool,并设定进程的数量为3,xrange(4)会相继产生四个对象[0, 1, 2, 4],四个对象被提交到pool中,因pool指定进程数为3,所以0、1、2会直接送到进程中执行,当其中一个执行完事后才空出一个进程处理对象3,所以会出现输出“msg: hello 3”出现在”end”后。因为为非阻塞,主函数会自己执行自个的,不搭理进程的执行,所以运行完for循环后直接输出“mMsg: hark~ Mark~ Mark~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~”,主程序在pool.join()处等待各个进程的结束。

例7.2:使用进程池(阻塞)

一次执行的结果

例7.3:使用进程池,并关注结果

一次执行结果

例7.4:使用多个进程池

一次执行结果

 

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