python多进程

​ 大家看过前面文章的应该都知道python中的GIL的存在,也就是多线程的时候,同一时间只能有一个线程在CPU上运行,而且是单个CPU上运行,不管你的CPU有多少核数。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。

多进程介绍

  • 进程:一个程序运行起来后,代码+用到的资源 称为进程。他是操作系统分配资源的基本单元。线程完成的多任务,进程也可以。
  • 现在的电脑的CPU一般都有多个核心,在Python中可以使用 multiprocessing 包比较方便地实现将计算任务分配给多个核心,使之并行地计算以实现加速的效果。
  • 进程是表示资源分配的基本单位,又是调度运行的基本单位。例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等。所以,进程是系统中的并发执行的单位。

多进程用法

多进程实现方法

  • Python中的多进程是通过multiprocessing包来实现的。
  • 利用multiprocessing.Process对象来创建一个进程对象。
  • 构造方法:Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])
    • group: 线程组
    • target: 要执行的方法
    • name: 进程名
    • args/kwargs: 要传入方法的参数
  • 实例方法:
    • start() :进程准备就绪,等待CPU调度。
    • run():strat()调用run方法,如果实例进程时未制定传入target,这star执行t默认run()方法。
    • join([timeout]):阻塞当前上下文环境的进程程,直到调用此方法的进程终止或到达指定的timeout(可选参数)。
    • is_alive():返回进程是否在运行,bool类型。
    • terminate():不管任务是否完成,立即停止工作进程
  • 属性:
    • name:进程名字
    • pid:进程号

1. 常见多进程用法

  • 最简单的多进程方法:

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    from multiprocessing import  Process

    def fun1(name):
    print('测试%s多进程' %name)

    if __name__ == '__main__':
    process_list = []
    for i in range(5): #开启5个子进程执行fun1函数
    p = Process(target=fun1,args=('Python',)) #实例化进程对象
    p.start()
    process_list.append(p)

    for i in process_list:
    p.join()

    print('结束测试')

2. 类实现多进程用法

  • 继承类Process方法:

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    from multiprocessing import  Process

    class MyProcess(Process): #继承Process类
    def __init__(self,name):
    super(MyProcess,self).__init__()
    self.name = name

    def run(self):
    print('测试%s多进程' % self.name)


    if __name__ == '__main__':
    process_list = []
    for i in range(5): #开启5个子进程执行fun1函数
    p = MyProcess('Python') #实例化进程对象
    p.start()
    process_list.append(p)

    for i in process_list:
    p.join()

    print('结束测试')

多进程通信

​ 进程是系统独立调度核分配系统资源(CPU、内存)的基本单位,进程之间是相互独立的,每启动一个新的进程相当于把数据进行了一次克隆,子进程里的数据修改无法影响到主进程中的数据,不同子进程之间的数据也不能共享,这是多进程在使用中与多线程最明显的区别。

​ 但是难道Python多进程中间难道就是孤立的吗?

​ 当然不是,python也提供了多种方法实现了多进程中间的通信和数据共享(可以修改一份数据)

1. 进程队列Queue

  • queue:进程之间的数据管道,实现进程通信。

  • 有点类似派一个间谍过去,时不时的往回发送情报。

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    from multiprocessing import Process,Queue

    def fun1(q,i):
    print('子进程%s 开始put数据' %i)
    q.put('我是%s 通过Queue通信' %i)

    if __name__ == '__main__':
    q = Queue()

    process_list = []
    for i in range(3):
    p = Process(target=fun1,args=(q,i,)) #注意args里面要把q对象传给我们要执行的方法,这样子进程才能和主进程用Queue来通信
    p.start()
    process_list.append(p)

    for i in process_list:
    p.join()

    print('主进程获取Queue数据')
    print(q.get())
    print(q.get())
    print(q.get())
    print('结束测试')

2. 管道Pipe

  • 管道Pipe和Queue的作用大致差不多,也是实现进程间的通信。

  • 有点类似量子纠缠,先设置一对纠缠粒子,把其中一个发送给子进程,然后通过量子纠缠的方式进行瞬时通信。

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    from multiprocessing import Process, Pipe

    def fun1(conn):
    print('子进程发送消息:')
    conn.send('你好主进程')
    print('子进程接受消息:')
    print(conn.recv())
    conn.close()

    if __name__ == '__main__':
    conn1, conn2 = Pipe() #关键点,pipe实例化生成一个双向管
    p = Process(target=fun1, args=(conn2,)) #conn2传给子进程
    p.start()
    print('主进程接受消息:')
    print(conn1.recv())
    print('主进程发送消息:')
    conn1.send("你好子进程")
    p.join()
    print('结束测试')

3. 数据共享方法Managers

  • Queue和Pipe只是实现了数据交互,并没实现数据共享,即一个进程去更改另一个进程的数据。那么久要用到Managers。

  • 类似定义了一个跨进程的公共变量,传入到子进程后,主进程、子进程都可以访问读写这个公共变量。

    • from multiprocessing import Process, Manager
      
      def fun1(dic,lis,index):
          dic[index] = 'a'
          dic['2'] = 'b'    
          lis.append(index)    # [0,1,2,3,4,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
          #print(l)
      
      if __name__ == '__main__':
          with Manager() as manager:
              dic = manager.dict()	# 注意字典的声明方式,不能直接通过{}来定义
              l = manager.list(range(5))	# [0,1,2,3,4]
      
              process_list = []
              for i in range(10):
                  p = Process(target=fun1, args=(dic,l,i))
                  p.start()
                  process_list.append(p)
      
              for res in process_list:
                  res.join()
              print(dic)
              print(l)
      

进程池

总结

进程与线程区别

进程和线程分别适用于什么情况

参考