python并发编程之多进程

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一 multiprocessing模块介绍

python中的多线程无法利用多核优势，如果想要充分地使用多核CPU的资源（os.cpu_count()查看），在python中大部分情况需要使用多进程。Python提供了multiprocessing。
multiprocessing模块用来开启子进程，并在子进程中执行我们定制的任务（比如函数），该模块与多线程模块threading的编程接口类似。

　 multiprocessing模块的功能众多：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。

需要再次强调的一点是：与线程不同，进程没有任何共享状态，进程修改的数据，改动仅限于该进程内。

二 Process类的介绍

创建进程的类：

Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，由该类实例化得到的对象，表示一个子进程中的任务（尚未启动）

强调：
1. 需要使用关键字的方式来指定参数
2. args指定的为传给target函数的位置参数，是一个元组形式，必须有逗号

参数介绍：

1 group参数未使用，值始终为None
2 
3 target表示调用对象，即子进程要执行的任务
4 
5 args表示调用对象的位置参数元组，args=(1,2,'egon',)
6 
7 kwargs表示调用对象的字典,kwargs={'name':'egon','age':18}
8 
9 name为子进程的名称

　方法介绍：

 1 p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run() 
 2 p.run():进程启动时运行的方法，正是它去调用target指定的函数，我们自定义类的类中一定要实现该方法  
 3 
 4 p.terminate():强制终止进程p，不会进行任何清理操作，如果p创建了子进程，该子进程就成了僵尸进程，使用该方法需要特别小心这种情况。如果p还保存了一个锁那么也将不会被释放，进而导致死锁
 5 p.is_alive():如果p仍然运行，返回True
 6 
 7 p.join([timeout]):主线程等待p终止（强调：是主线程处于等的状态，而p是处于运行的状态）。timeout是可选的超时时间，需要强调的是，p.join只能join住start开启的进程，而不能join住run开启的进程

属性介绍：

1 p.daemon：默认值为False，如果设为True，代表p为后台运行的守护进程，当p的父进程终止时，p也随之终止，并且设定为True后，p不能创建自己的新进程，必须在p.start()之前设置
2 
3 p.name:进程的名称
4 
5 p.pid：进程的pid
6 
7 p.exitcode:进程在运行时为None、如果为–N，表示被信号N结束(了解即可)
8 
9 p.authkey:进程的身份验证键,默认是由os.urandom()随机生成的32字符的字符串。这个键的用途是为涉及网络连接的底层进程间通信提供安全性，这类连接只有在具有相同的身份验证键时才能成功

三 Process类的使用

注意：在windows中Process()必须放到# if __name__ == '__main__':下

由于Windows没有fork，多处理模块启动一个新的Python进程并导入调用模块。 
如果在导入时调用Process（），那么这将启动无限继承的新进程（或直到机器耗尽资源）。 
这是隐藏对Process（）内部调用的原，使用if __name__ == “__main __”，这个if语句中的语句将不会在导入时被调用。

详细介绍

创建并开启子进程的两种方法

#开进程的方法一:
import time
import random
from multiprocessing import Process
def piao(name):
    print('%s piaoing' %name)
    time.sleep(random.randrange(1,5))
    print('%s piao end' %name)



p1=Process(target=piao,args=('egon',)) #必须加,号
p2=Process(target=piao,args=('alex',))
p3=Process(target=piao,args=('wupeqi',))
p4=Process(target=piao,args=('yuanhao',))

p1.start()
p2.start()
p3.start()
p4.start()
print('主线程')

方式一

#开进程的方法二:
import time
import random
from multiprocessing import Process


class Piao(Process):
    def __init__(self,name):
        super().__init__()
        self.name=name
    def run(self):
        print('%s piaoing' %self.name)

        time.sleep(random.randrange(1,5))
        print('%s piao end' %self.name)

p1=Piao('egon')
p2=Piao('alex')
p3=Piao('wupeiqi')
p4=Piao('yuanhao')

p1.start() #start会自动调用run
p2.start()
p3.start()
p4.start()
print('主线程')

方式二

进程直接的内存空间是隔离的

from multiprocessing import Process
n=100 #在windows系统中应该把全局变量定义在if __name__ == '__main__'之上就可以了
def work():
    global n
    n=0
    print('子进程内: ',n)


if __name__ == '__main__':
    p=Process(target=work)
    p.start()
    print('主进程内: ',n)

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Process对象的其他方法或属性

# 进程pid：每一个进程在操作系统内都有一个唯一的id号，称之为pid

# 方法一
'''
from multiprocessing import Process, current_process

import time


def task():
    print('%s is running' % current_process().pid)
    time.sleep(3)
    print('%s is done' % current_process().pid)


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task)
    p.start()
    print('主进程 ', current_process().pid)
'''

# 方法二
# from multiprocessing import Process
# import os
# import time
#
#
# def task():
#     print('%s is running' % os.getpid())
#     time.sleep(2)
#     print('%s is done' % os.getpid())
#
#
# if __name__ == '__main__':
#     p = Process(target=task)
#     p.start()
#     print('主进程', os.getpid())


from multiprocessing import Process

import os
import time


def task():
    print('%s is running 爹是：%s ' % (os.getpid(), os.getppid()))
    time.sleep(2)
    print('%s is done 爹是：%s ' % (os.getpid(), os.getppid()))

# os.getpid()获得id号；os.getppid())获得父级的id号

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task)
    p.start()
    p.terminate()   #干死进程
    print(p.is_alive())    #判断是否存活
    print('主进程:%s  主进程他爹：%s' % (os.getpid(), os.getppid()))

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四守护进程

主进程创建守护进程

　　其一：守护进程会在主进程代码执行结束后就终止

　　其二：守护进程内无法再开启子进程,否则抛出异常：AssertionError: daemonic processes are not allowed to have children

注意：进程之间是互相独立的，主进程代码运行结束，守护进程随即终止

from multiprocessing import Process

import time


def task(name):
    print('老太监%s活着.....' % name)
    # time.sleep(2)
    # print('皇上正在揍老太监%s...'%name)
    # time.sleep(2)
    # print('老太监%s被揍的嗷嗷叫...' % name)
    # time.sleep(2)
    # print('老太监%s瘫痪在床上痛苦的呻吟...' % name)
    # time.sleep(2)
    # print('不久之后老太监%s就呜呼哀哉了' % name)
    time.sleep(3)
    print('老太监%s正常死亡.....' % name)


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task, args=('张煜',))
    # p.daemon = True
    p.start()
    time.sleep(1)
    print('皇上：金毛狗正在死....')
    # print('皇上：金毛狗正玩的不亦乐乎')

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五互斥锁

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


# 查票
def search(name):
    with open('db.json', 'rt', encoding='utf_8')as f:
        dic = json.load(f)
    time.sleep(1)
    print('%s 查看到余票为%s' % (name, dic['count']))


# 购票
def get(name):
    with open('db.json', 'rt', encoding='utf_8')as f:
        dic = json.load(f)
    if dic['count'] > 0:
        dic['count'] -= 1
        time.sleep(random.randint(1, 3))
        with open('db.json', 'wt', encoding='utf_8')as f:
            json.dump(dic, f)
            print('%s 购票成功' % name)
    else:
        print('%s 查看到没有余票了' % name)


def task(name, mutex):
    search(name)  # 并发
    mutex.acquire()  # 获取锁
    get(name)  # 串行
    mutex.release()  # 释放锁

    # with mutex:
    #     get(name)


if __name__ == '__main__':
    mutex = Lock()  # 互斥锁
    for i in range(10):
        p = Process(target=task, args=('路人甲%s' % i, mutex))
        p.start()
        # p.join()   # 只能将进程的任务整体变成串行

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