Python基础十九：多进程

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Author:yooongchun

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基本解释：对于操作系统来说，一个任务就是一个进程Process，有些进程还不止同时干一件事，比如Word，它可以同时进行打字、拼写检查、打印等事情。在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程Thread。
执行多任务：Python内执行多任务的方式有三种，即：多线程 、多进程、 多进程+多线程

多进程multiprocessing：Python实现多进程在Linux 等系统上提供系统调用fork() 函数，而在Windows 系统上提供了Process 来提供多进程使用

from multiprocessing import Process
import os


# 子进程要执行的代码

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',))
  print('Child process will start.')
  p.start()
  p.join()
  print('Child process end.')

运行上述代码：

Parent process 8072.
Child process will start.
Run child process test (14316)...
Child process end.
[Finished in 0.6s]

如果要启动大量进程同时执行，可以使用Python提供的进程池：

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)
  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.')

子进程

很多时候，子进程并不是自身，而是一个外部进程。我们创建了子进程后，还需要控制子进程的输入和输出。

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subprocess模块可以让我们非常方便地启动一个子进程，然后控制其输入和输出。

下面的代码演示了调用命令nslookup www.python.org 的结果，这跟在命令行直接输入该命令效果是一样：

import subprocess
print('nslookup www.python.org')
r = subprocess.call(['nslookup', 'www.python.org'])
print('Exit code:', r)

结果如下：

nslookup www.python.org
Non-authoritative answer:

Server:  localhost
Address:  127.0.0.1

Name:    dualstack.python.map.fastly.net
Address:  151.101.72.223
Aliases:  www.python.org

Exit code: 0

如果子进程还需要输入，则可以通过communicate() 方法来输入：

import subprocess

print('nslookup')
p = subprocess.Popen(['nslookup'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
output, err = p.communicate(b'set q=mx\npython.org\nexit\n')
print(output.decode('utf-8'))
print('Exit code:', p.returncode)

结果：

nslookup
Default Server:  localhost
Address:  127.0.0.1
> > Server:  localhost
Address:  127.0.0.1
> 
Exit code: 0

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。

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

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

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__":
  q=Queue()
  pw=Process(target=write,args=(q,))
  pr=Process(target=read,args=(q,))
  pw.start()
  pr.start()
  pw.join()
  pr.terminate()

结果：

Process to read: 16104
Process to write:18016
Put A to queue...
Get A from queue.
Put B to queue...
Get B from queue.
Put C to queue...
Get C from queue.

Python基础十九：多进程

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