进程

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、类 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

下面看一个创建函数并将其作为多个进程的例子:

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

import multiprocessing
import time


def worker(interval, name):
    print(name + '【start】')
    time.sleep(interval)
    print(name + '【end】')


if __name__ == "__main__":
    p1 = multiprocessing.Process(target=worker, args=(2, '两点水1'))
    p2 = multiprocessing.Process(target=worker, args=(3, '两点水2'))
    p3 = multiprocessing.Process(target=worker, args=(4, '两点水3'))

    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()

    print("The number of CPU is:" + str(multiprocessing.cpu_count()))
    for p in multiprocessing.active_children():
        print("child   p.name:" + p.name + "\tp.id" + str(p.pid))
    print("END!!!!!!!!!!!!!!!!!")

输出的结果:

2、把进程创建成类

当然我们也可以把进程创建成一个类,如下面的例子,当进程 p 调用 start() 时,自动调用 run() 方法。

输出结果如下:

3、daemon 属性

想知道 daemon 属性有什么用,看下下面两个例子吧,一个加了 daemon 属性,一个没有加,对比输出的结果:

没有加 deamon 属性的例子:

输出结果:

在上面示例中,进程 p 添加 daemon 属性:

输出结果:

根据输出结果可见,如果在子进程中添加了 daemon 属性,那么当主进程结束的时候,子进程也会跟着结束。所以没有打印子进程的信息。

4、join 方法

结合上面的例子继续,如果我们想要让子线程执行完该怎么做呢?

那么我们可以用到 join 方法,join 方法的主要作用是:阻塞当前进程,直到调用 join 方法的那个进程执行完,再继续执行当前进程。

因此看下加了 join 方法的例子:

输出的结果:

5、Pool

如果需要很多的子进程,难道我们需要一个一个的去创建吗?

当然不用,我们可以使用进程池的方法批量创建子进程。

例子如下:

输出的结果如下:

这里有一点需要注意: Pool 对象调用 join() 方法会等待所有子进程执行完毕,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 了。

请注意输出的结果,子进程 0,1,2,3是立刻执行的,而子进程 4 要等待前面某个子进程完成后才执行,这是因为 Pool 的默认大小在我的电脑上是 4,因此,最多同时执行 4 个进程。这是 Pool 有意设计的限制,并不是操作系统的限制。如果改成:

就可以同时跑 5 个进程。

6、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。

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:

输出的结果为:

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