Python 多进程multiprocessing模块, Process, 进程池Pool和Queue

1. multiprocessing模块提供了一个Process类来代表一个进程对象

  (1)   multiprocessing.Process(group=None, target=None, name=None, args=(), kwargs={}, *, daemon=None)

  • target 是函数名字,需要调用的函数
  • args 函数需要的参数,以 tuple 的形式传入
  • 将daemon设置为True时,则主线程不必等待子进程,主线程结束则所有结束
 (2)相关方法

  • star() 方法启动进程,
  • join() 方法实现进程间的同步,等待所有进程退出。
  • close() 用来阻止多余的进程涌入进程池 Pool 造成进程阻塞。

下面的例子演示了启动一个子进程并等待其结束

from multiprocessing import Process
import os

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', ))
    p.start()
    p.join()
    print('End')

输入结果如下:

Parent process 26524.
Run child process test (13336)...
End
其中os.getpid()是获取当前进程的进程号!

2. 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):
    print('Run task %s (%s)...' % (name, os.getpid()))
    start = time.time()
    time.sleep(random.random() * 3)
    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)   # 创建4个进程
    for i in range(5):
        p.apply_async(long_time_task, args=(i,))
    print('Waiting for all subprocesses done...')
    p.close()
    p.join()
    print('All subprocesses done.')
Parent process 24496.
Waiting for all subprocesses done...
Run task 0 (3540)...
Run task 1 (25984)...
Run task 2 (14092)...
Run task 3 (20700)...
Task 3 runs 0.99 seconds.
Run task 4 (20700)...
Task 2 runs 1.35 seconds.
Task 0 runs 1.44 seconds.
Task 1 runs 2.48 seconds.
Task 4 runs 2.63 seconds.
All subprocesses done.

将p.apply_async()换成p.apply()后的输出为:

Run task 0 (12596)...
Task 0 runs 1.37 seconds.
Run task 1 (24548)...
Task 1 runs 0.59 seconds.
Run task 2 (21196)...
Task 2 runs 0.41 seconds.
Run task 3 (22572)...
Task 3 runs 0.42 seconds.
Run task 4 (12596)...
Task 4 runs 1.70 seconds.
Waiting for all subprocesses done...
All subprocesses done.

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,task 0123是立刻执行的,而task 4要等待前面某个task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。


其中:

(1) p.apply(func [, args [, kwargs]]):在一个池工作进程中执行func(*args,**kwargs),然后返回结果。需要强调的是:此操作           并不会在所有池工作进程中并执行func函数。如果要通过不同参数并发地执行func函数,必须从不同线程调用p.apply()函         数或者使用p.apply_async()
(2) p.apply_async(func [, args [, kwargs]]):在一个池工作进程中执行func(*args,**kwargs),然后返回结果。此方法的结果是         AsyncResult类的实例,callback是可调用对象,接收输入参数。当func的结果变为可用时,将理解传递给callback。                callback禁止执行任何阻塞操作,否则将接收其他异步操作中的结果。多进程并发!
(3) p.close():关闭进程池,防止进一步操作。如果所有操作持续挂起,它们将在工作进程终止前完成
(4)P.jion():等待所有工作进程退出。此方法只能在close()或teminate()之后调用


3. 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QueuePipes等多种方式来交换数据。

我们以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:


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)
        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:
        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()
Process to write: 17372
Put A to queue...
Process to read: 23988
Get A from queue.
Put B to queue...
Get B from queue.
Put C to queue...
Get C from queue.

multiprocessing Queue使用方法:

  • Queue.qsize():返回当前队列包含的消息数量;
  • Queue.empty():如果队列为空,返回True,反之False ;
  • Queue.full():如果队列满了,返回True,反之False;
  • Queue.get():获取队列中的一条消息,然后将其从列队中移除,可传参超时时长;
  • Queue.get_nowait():相当Queue.get(False),取不到值时触发异常:Empty;
  • Queue.put():将一个值添加进数列,可传参超时时长;
  • Queue.put_nowait():相当于Queue.get(False),当队列满了时报错:Full。







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