进程与线程

生产者消费者模型

　　主要用于解耦

from multiprocessing import Queue
#队列是安全的,不用加锁.
q = Queue(num)
num : 队列的最大长度

q.get()#阻塞等待获取数据,如果有数据直接获取,如果没有数据,阻塞等待
q.put()#阻塞,如果可以继续往队列中放数据就直接放,不能放就阻塞等待

q.get_nowait()#不阻塞,如果有数据就直接获取,没有数据就报错
q.put_nowait()#不阻塞, 如果能继续往队列中放数据,就直接放,不能放就报错



q = Queue(3)
q.put(1)
q.put('abc')
q.put([4,5,6])
print('此时队列已不能再放入了')
q.put('呵呵')#此处阻塞等待空位置放入
#q.putnowait('呵呵')#队列已满,不再等待,直接报错
print('此处不会被打印')

print(q.get())#先进先出,先取出 1

print(q.get())

print(q.get())

#print(q.get())#队列为空,取不出会阻塞等待新数据取出

print(q.getnowait())#不再等待直接报错

　　借助队列实现生产者消费者模型 (队列(First In First Out 简称 : FIFO) : 先进先出 )

from multiprocessing import Queue ,Process

def consumer(q,name):
    while 1:
        pro_info = q.get()#如果消费者不知道生产者停止生产,将会一直等待获取
        if pro_info :
            print('%s拿走了%s' % (name,pro_info))
        else:#当收到None时,结束获取,退出程序
            break

def producer(q,product):
    for i in range(10):
      pro_info = product + '的成品%s号' % str(i)
      q.put(pro_info)
    q.put(None)#生产者停止生产的标识

if __name__ == '__main__' :
    q = Queue(5)#规定队列最大为5
    pro = Process(target=producer, args=(q,'版本一'))
    con = Process(target=consumer, args=(q,'小潘'))
    pro.start()
    con.start()



#把成产表示符放入父进程
from multiprocessing import Queue ,Process

def consumer(q,name):
    while 1:
        pro_info = q.get()#如果消费者不知道生产者停止生产,将会一直等待获取
        if pro_info :
            print('%s拿走了%s' % (name,pro_info))
        else:#当收到None时,结束获取,退出程序
            break

def producer(q,product):
    for i in range(10):
      pro_info = product + '的成品%s号' % str(i)
      q.put(pro_info)


if __name__ == '__main__' :
    q = Queue(5)#规定队列最大为5
    pro = Process(target=producer, args=(q,'版本一'))
    con = Process(target=consumer, args=(q,'小潘'))
    pro.start()
    con.start()
    pro.join()
    q.put(None)#生产者停止生产的标识

#多个生产者消费者
from multiprocessing import Queue ,Process

def consumer(q,name):
    while 1:
        pro_info = q.get()#如果消费者不知道生产者停止生产,将会一直等待获取
        if pro_info :
            print('%s拿走了%s' % (name,pro_info))
        else:#当收到None时,结束获取,退出程序
            break

def producer(q,product):
    for i in range(20):
      pro_info = product + '的成品%s号' % str(i)
      q.put(pro_info)

if __name__ == '__main__' :
    q = Queue(5)#规定队列最大为5
    pro1 = Process(target=producer, args=(q,'版本一'))
    pro2 = Process(target=producer, args=(q, '版本二'))
    pro3 = Process(target=producer, args=(q, '版本三'))
    con1 = Process(target=consumer, args=(q,'小潘'))
    con2 = Process(target=consumer, args=(q, '李四'))
    li = [pro1,pro2,pro3,con1,con2]
    [i.start() for i in  li]
    pro1.join()
    pro2.join()
    pro3.join()
    q.put(None)#生产者停止生产的标识
    q.put(None)

　　joinablequeue模块

from multiprocessing import JoinableQueue
#继承了multiprocessing.Queue 类,新添加了join(),q.task_done()

q = JoinableQueue()

q.join()#等待q.task_done的返回结果
q.task_done()#用于消费者,表示每消费队列中一个数据,就给join返回一个标识




from multiprocessing import JoinableQueue ,Process

def consumer(q,name):
    while 1:
        pro_info = q.get()#如果消费者不知道生产者停止生产,将会一直等待获取
        if pro_info :
            print('%s拿走了%s' % (name,pro_info))
            q.task_done()#从队列中,每拿走一个数据,就传给join发送一个标识,共十个数据,则十个标识

def producer(q,product):
    for i in range(10):
      pro_info = product + '的成品%s号' % str(i)
      q.put(pro_info)
    q.join()#记录生产了20个数据在队列中,此时阻塞等待着对列中的所有数据均被拿取

if __name__ == '__main__' :
    q = JoinableQueue(5)#规定队列最大为5
    pro = Process(target=producer, args=(q,'版本一'))
    con = Process(target=consumer, args=(q,'小潘'))
    con.daemon = True#把消费者进程设为守护进程,由于主进程等待成产者进程,生产者进程等待消费者进程,
    # 所以把消费者进程设为守护进程,主进程代码执行完毕,消费者进程结束,则程序结束.
    pro.start()
    con.start()
    pro.join()#等待生产者进程结束

管道　　

　　管道是不安全的 , 一般单进程不要用管道

　　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,con2发数据 ; 如果是con1发数据 , con2收数据

　　如果是多进程中使用管道,那么必须是父进程使用con1收,子进程就必须使用con2发 ;

　　　　父进程用con1发 , 子进程必须用con2收 ; 

　　　　父进程用con2收 , 子进程必须用con1发 ;

　　　　父进程用con2收 , 子进程必须用con1收

　　管道中EOFError错误,是指父进程中如果关闭了发送端,子进程还继续接收数据,就会引

　　发EOFError错误.

from multiprocessing import Pipe,Process

#单进程下的管道
# con1 , con2 = Pipe()
#
# con1.send('adc')
# print(con2.recv())
# con2.send(123)
# print(con1.recv())



#多进程
def func(con):
    con1,con2 = con
    con1.close()
    print(con2.recv())
    con2.send('主进程con2收')
    #print(con1.recv())#在同一进程中,con1和con2不能同时开启,否则程序不能关闭

if __name__ == '__main__':
    con1 , con2 = Pipe()
    p = Process(target=func,args=((con1,con2),))
    p.start()
    con2.close()
    con1.send('子进程con2收')#con1发送,必须是con2接收
    print(con1.recv())





def func(con):
    con1,con2 = con
    con1.close()
    con2.send('主进程con2收')
    while 1 :
        try :
            print(con2.recv())#如果父进程不关闭con1管道,则子进程一直阻塞在此处等待接收,报错
        except EOFError :#try 一下当报该类型错误时自动执行下面程序
            con2.close()
            break

if __name__ == '__main__':
    con1 , con2 = Pipe()
    p = Process(target=func,args=((con1,con2),))
    p.start()
    con2.close()
    print(con1.recv())
    for i in range(10):
        con1.send('子进程con2收%s' % i)#con1发送,必须是con2接收
    con1.close()#发送完毕后,关闭管道

进程之间的共享内存

　　

from multiprocessing import Manager , Process
# m = Manager()
# num = m.dict({'键':'值'})#数据可以是字典或者其他形式
# num = m.list([1,2,3])

def func(num):
    num[0] -= 1
    print('子进程中的num的值是', num)

if __name__ == '__main__':
    m = Manager()
    num = m.list([1,2,3])
    p = Process(target=func , args=(num,))
    p.start()
    p.join()
    print('父进程中的num',num)

进程池

 　在实际业务中,任务量是有多有少的,如果任务量特别多,不可能要开对应那摩多的进程数,开启那摩多进程首先

　　需要大量的时间让操作系统来为你管理他,其次还需要消耗大量时间让CPU帮你调度他.

　 进程池还会帮程序员管理进程池中的进程

　进程池 : 一个形象化的池子,里面有给定的进程,这些进程一直处于待命状态,一旦有任务,就有进程去处理.

 　进程池中的进程都是守护进程,主进程代码执行完毕,守护进程就结束了　

from multiprocessing import Pool
import os
import time

def func(num):
    num += 1
    print(num)

# if __name__ == '__main__':
#     p = Pool(os.cpu_count()+1)#oscpu_count+1 最佳进程数量
#     start = time.time()
#     p.map(func , [i for i in range(20)])
#     p.close()#不允许再向进程池中添加任务
#     p.join()#等待进程池中所有进程执行完所有任务


    #p.apply()#让进程池中的进程同步的做任务
# if __name__ == '__main__':
#     p = Pool(5)
#     for i in range(20):#同步处理20个任务,同步是指不管进程池中有多少个进程依然一个进程一个进程的执行,不需要join等待和close.
#        p.apply(func , args=(i ,))
#        time.sleep(0.5)


    #p.apply_async()#让进程池中的进程异步做任务
if __name__ == '__main__':
    p = Pool(5)
    l = []
    for i in range(20):#异步处理20个任务,异步是指进程池中有几个进程,一下就处理几个任务,那个进程任务处理完了,就接收下一个任务.
      re = p.apply_async(func , args=(i ,))
      l.append(re)

　　 res= [i.get() for i in l]

　　 p.close()#不再接受新的任务,准备关闭
　　 p.join()#等待进程池中所有进程执行任务完毕.
　　 print(res)
    time.sleep(0.5)

　　回调函数(只有异步有)

 　　在进程池中的回调函数是父进程调用的,和子进程无关.

from multiprocessing import Pool
import requests

def func(url):
    re = requests.get()
    print(re.text)
    if re.status_code == 200:
        return url , re.text

def call_back(sta):#func函数的返回值,会被回调函数的形参接收,
    url ,text = sta
    #print('回调函数',sta)
    print('回调',url)

if __name__ == '__main__':
    p = Pool(4)
    l = ['https//www.baidu.com',
         'https // www.jd.com'
         'https // www.taobao'
         'https // www.mi.com'
         'https // www.bilibili'
         ]
    for i in l :
        p.apply_async(func,args=(i,),call_back=call_back)
        #异步执行func任务,每一个进程执行完任务,在func中return一个结果,结果会自动被callback指定的函数
        #当成形参来接收到.
    p.close()
    p.join()

线程

　　计算机的最小执行单位是线程;

　　进程是资源分配的基本单位.线程是可执行的基本单位,是可被调度的基本单位.

　　线程不可以自己独立拥有资源 ,线程的执行必须依赖于所属进程中的资源.

　　线程被称为轻量级的进程, 线程的切换速度比进程快

　　进程中必须至少有一个线程.

　　线程分为用户级和内核级线程

　　　　用户级线程 : 对于程序员来说,这样的线程完全被程序员控制执行和调度;

　　　　内核级线程 : 对于计算机内核来说 , 这样的线程完全被内核调度.

　　　　线程组成 : 代码段 ; 数据段 ; TCB(Thread  control  block)

　　开启现成的方法

#方法一 
from threading import Thread
import time 
def func () :
    print('子线程')
    time.sleep(1)

#if __name__ == '__main__' :#线程中可以不用写这句代码
t = Thread(target = func , args=())
t.start()


#方法二

from threading import Thread
import time 

class Mythread(Thread)
　　def __init__(self):
　　　　super(Mythread,self).__init__()
　　def run(self):
　　　　print('我是子线程')

t = Mythread()
t.start()

　　线程和进程的比较

　　　(1) CPU切换进程要比CPU切换线程慢得多

　　　     在Python中,如果IO操作过多,最好使用线程 ; 

　　　(2) 在同一个进程中,所有线程共享这个进程的pid,也就是所有线程共享所属进程的资源和内存地址

　　　(3) 在同一个进程内,所有线程共享该进程中的全局变量(各个线程之间的局部变量不能共享)

　　　(4) 关于守护进程与守护线程

　　　　守护进程 : 要摸自己正常结束,要摸根据父进程代码的执行结束而结束

　　　　守护线程 : 要摸自己正常结束,要摸根据父进程的执行结束而结束

　　　(5) 全局解释器锁 , 只有cpython解释器才有,对于线程来说有了GIL,所以没有真正并行,但是有真正的

　　　　多进程并行

　　　　在cPython中,IO密集用多线程,计算密集用多进程

from multiprocessing import Process
from threading import Thread
import time

def func():
    pass

if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    for i in range(50):
        p = Process(target=func)
        p.start()
    print('开50个进程的时间:',time.time() - start)
    start = time.time()
    for i in range(50):
        p = Thread(target=func)
        p.start()
    print('开50个线程的时间:', time.time() - start)

　　GIL锁

　　　　全局解释器锁 , 只有cpython解释器才有,对于线程来说有了GIL,所以没有真正并行,但是有真正的

　　　　多进程并行

　　　　强制线程放弃CPU

　　　　在同一时间内它只允许一个线程执行.

　　　　当你的任务是计算密集的情况下,使用多进程好

　　　　

from multiprocessing import Process
from threading import Thread
import time,os

def func():
    global num
    number = num
    time.sleep(0.1)
    #执行此处会等待,GIL会令该线程退出执行,允许下一线程进入,这一线程也要等待,同样退出执行,依次循环.
    #当等待时间结束,第一个线程再次进入,会从上一断点开始执行,直接执行下一步,num = number -1 结果为99,
    #第二线程同样从上一断点执行,直接执行下一步,num = number -1,结果也为99,以此类推.
    num = number -1

if __name__ == '__main__':
    num = 100
    t = []
    for i in range(50):
        p = Thread(target=func,)
        p.start()
        t.append(p)
    [p.join() for p in t]
    print(num)

　　递归锁 

　　　　RLock 可以有无数把锁,但是只有一把万能钥匙(一把钥匙配若干把锁)

　　　　在同一个线程内,递归锁可以无止境的acquire , 但是互斥锁不行 

　　　　在不同进程内,递归锁是保证只能被一个线程拿到钥匙,然后无止境的acquire,其它线程等待

　　　互斥锁 

　　　　lock() 一把钥匙配一把锁

　　　　　　一把钥匙配一把锁,主要用于保护数据安全;

　　　　　　共享资源,又叫玲姐资源.

　　　　　　共享带码,又叫临界代码.

　　　　　　对临界资源进行操作时,一定要加锁.

　　　GIL : 全局锁

　　　　锁的是线程,是cpy解释器上的一把锁,锁的是线程,意思是同一时间只允许一个线程访问CPU

#>>>>>>>死锁
from multiprocessing import Process
from threading import Thread ,Lock
import time,os

def man(m_tot,m_pap):
    m_tot.acquire()#男的获得厕所资源,把厕所锁上了
    print('男在上厕所')
    time.sleep(1)
    m_pap.acquire()#男的拿纸资源
    print('男的拿到纸资源了')
    time.sleep(1)
    print('男的上完厕所了')
    m_tot.release()#男的还纸资源
    m_pap.release()#男的还厕所资源

def woman(m_tot,m_pap):
    m_pap.acquire()  # 女的获得纸资源
    print('女的拿到纸资源了')
    time.sleep(1)
    m_tot.acquire()  # 女的拿厕所资源,把厕所锁上了
    print('女在上厕所')
    time.sleep(1)
    print('女的上完厕所了')
    m_tot.release()  # 女的还厕所资源
    m_pap.release()  # 女的还纸资源

if __name__ == '__main__':
    m_tot = Lock()
    m_pop = Lock()
    m = Thread(target=man,args=(m_tot,m_pop))
    w = Thread(target=woman, args=(m_tot, m_pop))
    m.start()
    w.start()
#结果
#男在上厕所
#女的拿到纸资源了




#>>>>>>解决死锁
#>>>>递归锁 : 只有一把钥匙,但是可以开所有锁,层层开锁

from multiprocessing import Process
from threading import Thread ,RLock
import time,os

def man(m_tot,m_pap):
    m_tot.acquire()#男的手中有一把钥匙获得厕所资源,把厕所锁上了
    print('男在上厕所')
    time.sleep(1)
    m_pap.acquire()#男的拿纸资源
    print('男的拿到纸资源了')
    time.sleep(1)
    print('男的上完厕所了')
    m_tot.release()#男的还纸资源
    m_pap.release()#男的还厕所资源

def woman(m_tot,m_pap):
    m_pap.acquire()  # 女的拿到一把钥匙,获得纸资源
    print('女的拿到纸资源了')
    time.sleep(1)
    m_tot.acquire()  # 女的拿厕所资源,把厕所锁上了
    print('女在上厕所')
    time.sleep(1)
    print('女的上完厕所了')
    m_tot.release()  # 女的还厕所资源
    m_pap.release()  # 女的还纸资源

if __name__ == '__main__':
    m_tot = RLock()
    m_pop = RLock()
    m = Thread(target=man,args=(m_tot,m_pop))
    w = Thread(target=woman, args=(m_tot, m_pop))
    m.start()
    w.start()

线程间的通信与进程的用法一样(线程可以不写__main__)

　　信号量

 　　from threading import Semaphore

　　事件

　　from threading import Event

　　条件

　　from threading import Condition

　　条件是让程序员自行去调度线程的一个机制

            # Condition涉及4个方法

            # acquire()

            # release()

            # wait()    是指让线程阻塞住

            # notify(int)  是指给wait发一个信号，让wait变成不阻塞

            # int是指，你要给多少给wait发信号

　　定时器

　　from threading import Timer

　　　Timer(time , func )

　　　time :睡眠时间,(秒为单位)

　　　func : 睡眠过后,要执行的函数

from threading import Timer

def func():
    print('定时器')
    
 Timer(3,func).start()