进程间通信IPC -- 管道, 队列

进程间通信--IPC（Inter-Process Communication）

管道

from multiprocessing import Pipe
con1,con2 = Pipe()
管道是不安全的。
管道是用于多进程之间通信的一种方式。
如果在单进程中使用管道，那么就是con1收数据，就是con2发数据。
如果是con1发数据，就是con2收数据

如果在多进程中使用管道，那么就必须是父进程使用con1收，子进程就必须使用con2发
父进程使用con1发，子进程就必须使用con2收
父进程使用con2收，子进程就必须使用con1发
父进程使用con2发，子进程就必须使用con1收
在管道中有一个著名的错误叫做EOFError。是指，父进程中如果关闭了发送端，子进程还继续接收数据，那么就会引发EOFError

#创建管道的类：
Pipe([duplex]):在进程之间创建一条管道，并返回元组（conn1,conn2）,其中conn1，conn2表示管道两端的连接对象，强调一点：必须在产生Process对象之前产生管道
#参数介绍：
dumplex:默认管道是全双工的，即conn1和conn2都是既能收数据也能发数据的，如果将duplex设成False，conn1只能用于接收，conn2只能用于发送。
#主要方法：
    conn1.recv():接收conn2.send(obj)发送的对象。如果没有消息可接收，recv方法会一直阻塞。如果连接的另外一端已经关闭，那么recv方法会抛出EOFError。
    conn1.send(obj):通过连接发送对象。obj是与序列化兼容的任意对象
 #其他方法：
conn1.close():关闭连接。如果conn1被垃圾回收，将自动调用此方法
conn1.fileno():返回连接使用的整数文件描述符
conn1.poll([timeout]):如果连接上的数据可用，返回True。timeout指定等待的最长时限。如果省略此参数，方法将立即返回结果。如果将timeout设成None，操作将无限期地等待数据到达。
 
conn1.recv_bytes([maxlength]):接收c.send_bytes()方法发送的一条完整的字节消息。maxlength指定要接收的最大字节数。如果进入的消息，超过了这个最大值，将引发IOError异常，并且在连接上无法进行进一步读取。如果连接的另外一端已经关闭，再也不存在任何数据，将引发EOFError异常。
conn.send_bytes(buffer [, offset [, size]])：通过连接发送字节数据缓冲区，buffer是支持缓冲区接口的任意对象，offset是缓冲区中的字节偏移量，而size是要发送字节数。结果数据以单条消息的形式发出，然后调用c.recv_bytes()函数进行接收    
 
conn1.recv_bytes_into(buffer [, offset]):接收一条完整的字节消息，并把它保存在buffer对象中，该对象支持可写入的缓冲区接口（即bytearray对象或类似的对象）。offset指定缓冲区中放置消息处的字节位移。返回值是收到的字节数。如果消息长度大于可用的缓冲区空间，将引发BufferTooShort异常。

介绍

管道的介绍

应该特别注意管道端点的正确管理问题。如果是生产者或消费者中都没有使用管道的某个端点，就应将它关闭。

这也说明了为何在生产者中关闭了管道的输出端，在消费者中关闭管道的输入端。

如果忘记执行这些步骤，程序可能在消费者中的recv（）操作上挂起。

管道是由操作系统进行引用计数的，必须在所有进程中关闭管道后才能生成EOFError异常。

因此，在生产者中关闭管道不会有任何效果，除非消费者也关闭了相同的管道端点。

'''单进程下的管道'''
'''
from multiprocessing import Pipe

c1,c2 = Pipe()

c1.send('abc')
print(c2.recv())
c2.send(111)
print(c1.recv())
'''

'''多进程下的管道'''

from multiprocessing import Pipe, Process


def func(c):
    c = c1, c2
    c1.close()  # 子进程使用c2和父进程通信
    while 1:
        try:
            print(c2.recv())#当主进程的con1发数据时，子进程要死循环的去接收。
        except EOFError:  # 如果主进程的con1发完数据并关闭con1，子进程的con2继续接收时，就会报错，使用try的方式，获取错误
            c2.close() # 获取到错误，就是指子进程已经把管道中所有数据都接收完了，所以用这种方式去关闭管道
            break


if __name__ == '__main__':
    c1, c2 = Pipe()  # 建立管道
    p = Process(target=func, args=((c1, c2),))  # 建立进程
    p.start()  # 开始进程
    c2.close()  # 父进程中,使用c1和子进程通信不需要c2 就提前关闭
    for i in range(10):  # 创建数据
        c1.send(i)  # 发送数据
    c1.close()  # 生产完数据,关闭父进程这一段管道

队列

概念：创建共享的进程队列，Queue是多进程安全的队列，可以使用Queue实现多进程之间的数据传递。

Queue([maxsize]) 
创建共享的进程队列。
参数 ：maxsize是队列中允许存在的最大元素个数。如果省略此参数，则无大小限制。
底层队列使用管道和锁定实现。

Queue([maxsize]) 

q = Queue([maxsize])

q.get( [ block [ ,timeout ] ] ) 
返回q中的一个项目。如果q为空，此方法将阻塞，直到队列中有项目可用为止。block用于控制阻塞行为，默认为True. 如果设置为False，将引发Queue.Empty异常（定义在Queue模块中）。timeout是可选超时时间，用在阻塞模式中。如果在指定的时间间隔内没有项目可用，将引发Queue.Empty异常。

q.get_nowait( ) 
同q.get(False)方法。

q.put(item [, block [,timeout ] ] ) 
将item放入队列。如果队列已满，此方法将阻塞至有空间可用为止。block控制阻塞行为，默认为True。如果设置为False，将引发Queue.Empty异常（定义在Queue库模块中）。timeout指定在阻塞模式中等待可用空间的时间长短。超时后将引发Queue.Full异常。

q.qsize() 
返回队列中目前项目的正确数量。此函数的结果并不可靠，因为在返回结果和在稍后程序中使用结果之间，队列中可能添加或删除了项目。在某些系统上，此方法可能引发NotImplementedError异常。


q.empty() 
如果调用此方法时 q为空，返回True。如果其他进程或线程正在往队列中添加项目，结果是不可靠的。也就是说，在返回和使用结果之间，队列中可能已经加入新的项目。

q.full() 
如果q已满，返回为True. 由于线程的存在，结果也可能是不可靠的（参考q.empty（）方法）。。

方法介绍

Queue中的方法介绍

q.close() 
关闭队列，防止队列中加入更多数据。调用此方法时，后台线程将继续写入那些已入队列但尚未写入的数据，但将在此方法完成时马上关闭。如果q被垃圾收集，将自动调用此方法。关闭队列不会在队列使用者中生成任何类型的数据结束信号或异常。例如，如果某个使用者正被阻塞在get（）操作上，关闭生产者中的队列不会导致get（）方法返回错误。

q.cancel_join_thread() 
不会再进程退出时自动连接后台线程。这可以防止join_thread()方法阻塞。

q.join_thread() 
连接队列的后台线程。此方法用于在调用q.close()方法后，等待所有队列项被消耗。默认情况下，此方法由不是q的原始创建者的所有进程调用。调用q.cancel_join_thread()方法可以禁止这种行为。

其他方法(了解)

from multiprocessing import JoinableQueue
task_done（） 每消费一个数据，就返回一个标识
join（） 接收task_done返回的标识，以便可以知道队列中的数据什么时候被消费完了