守护进程、互斥锁、ipc机制、生产者消费者模型

一、补充：
from multiprocessing import Process
import time, os

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

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task)
    p.start()
    p.join()  # 等待进程p结束后，join函数内部会发送系统调用wait，去告诉操作系统回收掉进程p的id号

    print(p.pid)  # ？？？此时能否看到子进程p的id号
    print('主')

答案：可以
分析：
p.join()是像操作系统发送请求，告知操作系统p的id号不需要再占用了，回收就可以，
此时在父进程内还可以看到p.pid,但此时的p.pid是一个无意义的id号，因为操作系统已经将该编号回收


二、守护进程

1、什么守护进程
守护进程其实就是一个‘子进程’，守护进程会伴随主进程的代码运行完毕后而死掉

2、为何用守护进程
关键字就两个：
    什么时候需要开启子进程？
        当父进程需要将一个任务并发出去执行，需要将该任务放到一个子进程里

    什么时候需要将子进程设置为守护进程？
        当该子进程内的代码在父进程代码运行完毕后就没有存在的意义了，就应该
        将该子进程设置为守护进程，会在父进程代码结束后死掉


from multiprocessing import Process
import time,os

def task(name):
    print('%s is running' %name)
    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':
    p1=Process(target=task,args=('守护进程',))
    p2=Process(target=task,args=('正常的子进程',))

    p1.daemon = True  # 一定要放到p.start()之前
    p1.start()
    p2.start()

    print('主')


#主进程代码运行完毕,守护进程就会结束
from multiprocessing import Process

import time
def foo():
    print(123)
    time.sleep(1)
    print("end123")

def bar():
    print(456)
    time.sleep(3)
    print("end456")

if __name__ == '__main__':
    p1=Process(target=foo)
    p2=Process(target=bar)

    p1.daemon=True
    p1.start()
    p2.start()
    print("main-------")


一般电脑
    '''
    main-------
    456
    enn456
    '''
电脑性能稍微快
    '''
    main-------
    123
    456
    enn456
    '''
电脑性能特别快
    '''
    123
    main-------
    456
    end456
    '''

永远看不到 end123



三、互斥锁
        互斥锁：可以将要执行任务的部分代码（只涉及到修改共享数据的代码）变成串行
                 牺牲了效率，但保证数据安全。

        互斥锁 vs p.join()
             1.互斥锁是局部串行
             2.p.join()是要执行任务的所有代码整体串行

#文件db的内容为：{"count":1}
#注意一定要用双引号，不然json无法识别

from multiprocessing import Process,Lock
import json
import os
import time
import random

def check():
    time.sleep(1) # 模拟网路延迟
    with open('db.txt','rt',encoding='utf-8') as f:
        dic=json.load(f)
    print('%s 查看到剩余票数 [%s]' %(os.getpid(),dic['count']))

def get():
    with open('db.txt','rt',encoding='utf-8') as f:
        dic=json.load(f)
    time.sleep(2)
    if dic['count'] > 0:
        # 有票
        dic['count']-=1
        time.sleep(random.randint(1,3))
        with open('db.txt','wt',encoding='utf-8') as f:
            json.dump(dic,f)
        print('%s 购票成功' %os.getpid())
    else:
        print('%s 没有余票' %os.getpid())


def task(mutex):
    # 查票
    check()

    #购票
    mutex.acquire() # 互斥锁不能连续的acquire，必须是release以后才能重新acquire
    get()
    mutex.release()


    # with mutex:
    #     get()

if __name__ == '__main__':
    mutex=Lock()
    for i in  range(10):
        p=Process(target=task,args=(mutex,))
        p.start()
        # p.join()


四、IPC机制（*****）
    IPC:进程间通信，有两种实现方式
    1、pipe:
    2、queue:pipe+锁

q=Queue() #先进先出
注意：
1、队列占用的是内存空间
2、不应该往队列中放大数据，应该只存放数据量较小的消息

掌握的
q.put('first')
q.put({'k':'sencond'})
q.put(['third',])
# q.put(4)

print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())

了解的
 q=Queue(3) #先进先出
 q.put('first',block=True,timeout=3)
 q.put({'k':'second'},block=True,timeout=3)
 q.put(['third',],block=True,timeout=3)
 print('===>')
 # q.put(4,block=True,timeout=3)

 print(q.get(block=True,timeout=3))
 print(q.get(block=True,timeout=3))
 print(q.get(block=True,timeout=3))
 print(q.get(block=True,timeout=3))

block=True时才能与timeout一起用



 q=Queue(3) #先进先出
 q.put('first',block=False,)
 q.put({'k':'sencond'},block=False,)
 q.put(['third',],block=False,)
 print('===>')
 # q.put(4,block=False,)   # block=False 队列满了直接抛出异常，不会阻塞

通用方式：
    for i in range(10):
        q.put(i,block=False)

 print(q.get(block=False))
 print(q.get(block=False))
 print(q.get(block=False))
 print('get over')
# print(q.get(block=False))



q=Queue(3) #先进先出

q.put_nowait('first') #相当于q.put('first',block=False,)
q.put_nowait(2)
q.put_nowait(3)
# q.put_nowait(4)

print(q.get_nowait()) #相当于q.get(block=False)
print(q.get_nowait())
print(q.get_nowait())
print(q.get_nowait())



五、生产者消费者模型（******）

1 什么是生产者消费者模型
    生产者:比喻的是程序中负责产生数据的任务
    消费者:比喻的是程序中负责处理数据的任务

    生产者->共享的介质(队列)<-消费者

2 为何用
    实现了生产者与消费者的解耦和,生产者可以不停地生产,消费者也可以不停地消费
    从而平衡了生产者的生产能力与消费者消费能力,提升了程序整体运行的效率

    什么时候用?
        当我们的程序中存在明显的两类任务,一类负责产生数据,另外一类负责处理数据
        此时就应该考虑使用生产者消费者模型来提升程序的效率


简单实现：
from multiprocessing import Queue,Process
import time,os,random

def producer(q):
    for i in range(10):
        res='包子%s'%i
        time.sleep(random.randint(1,3))
        # 往队列里丢
        q.put(res)
        print('\033[45m%s生产了%s\033[0m'%(os.getpid(),res))


def consumer(q):
    while True:
    #从队列里取走
        res=q.get()
        if res==None:break
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[43m%s 吃了%s\033[0m'%(os.getpid(),res))

if __name__ == '__main__':
    q=Queue()
    # 生产者们
    p1=Process(target=producer,args=(q,))
    # 消费者们
    c1=Process(target=consumer,args=(q,))

    p1.start()
    c1.start()

    print('主')

        问题：程序没有结束，因为p1结束了而c1没有结束。


完全实现：
from multiprocessing import Queue,Process
import time,random

def producer(name,food,q):
    for i in range(3):
        res='%s%s'%(food,i)
        time.sleep(random.randint(1,3))
        # 往队列里丢
        q.put(res)
        print('\033[45m%s 生产了 %s\033[0m'%(name,res))
        # q.put(None) 不应该在这里放none,如果有消费者取走none会结束了（不应该结束，后面还有数据）

def consumer(name,q):
    while True:
     #从队列里取走
        res=q.get()
        if res is None:break
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[41m%s 吃了 %s\033[0m'%(name,res))

if __name__ == '__main__':
    q=Queue()
     # 生产者们
    p1=Process(target=producer,args=('egon','包子',q))
    p2=Process(target=producer,args=('wxx','饺子',q))
    p3=Process(target=producer,args=('lxx','混沌',q))
     # 消费者们
    c1=Process(target=consumer,args=('alex',q))
    c2=Process(target=consumer,args=('per',q))

    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    c1.start()
    c2.start()

    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()
    # 在p1\p2\p3都结束后,才应该往队列里放结束信号,有几个消费者就应该放几个None
    q.put(None)
    q.put(None)

终极版：


from multiprocessing import JoinableQueue,Process
import time
import os
import random

def producer(name,food,q):
    for i in range(3):
        res='%s%s' %(food,i)
        time.sleep(random.randint(1,3))
        # 往队列里丢
        q.put(res)
        print('\033[45m%s 生产了 %s\033[0m' %(name,res))
    # q.put(None)

def consumer(name,q):
    while True:
        #从队列里取走
        res=q.get()
        if res is None:break
        time.sleep(random.randint(1,3))
        print('\033[46m%s 吃了 %s\033[0m' %(name,res))
        q.task_done()  #发送一次信号,证明一个数据已经被取走了

if __name__ == '__main__':
    q=JoinableQueue()
    # 生产者们
    p1=Process(target=producer,args=('egon','包子',q,))
    p2=Process(target=producer,args=('八戒','泔水',q,))
    p3=Process(target=producer,args=('猴子','翔',q,))
    # 消费者们
    c1=Process(target=consumer,args=('周',q,))
    c2=Process(target=consumer,args=('吴',q,))
    c1.daemon=True
    c2.daemon=True    守护进程（一定要放在start上面）

    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    c1.start()
    c2.start()

    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()

    q.join() #等待队列被取干净
    # q.join() 结束意味着:主进程的代码运行完毕--->(生产者运行完毕)+队列中的数据也被取干净了->消费者没有存在的意义