Python学习笔记-Day33-进程

内容大纲：

一、用python开启进程的两种方式

二、join控制子进程

三、daemon守护进程

四、Lock锁

五、Semaphore信号量

六、Event事件

一、用python开启进程的两种方式

multiprocessing包：是python中一个用于操作、管理进程的包，这个包几乎包含了进程有关的所有的子模块。大致可分为四个部分：创建进程部分、进程同步部分、进程池部分、进程之间数据共享部分。

multiprocessing.Process模块是专门用来创建进程的模块

1、直接使用Process类创建一个进程

import os
import time
from multiprocessing import Process
def func():
    for i in range(10):
        time.sleep(0.5)
    print('子进程',os.getpid(),os.getppid())
if __name__ == '__main__':
    print('主进程',os.getpid(),os.getppid())
    p = Process(target=func)  # 实例化一个进程对象
    p.start()                 # 子进程开始
    for i in range(10):
        print('*'*i)

注意：为什么要用if __name__ == '__main__':？

在windows操作系统中由于没有fork（linux操作系统在创建进程的机制），在创建子进程的时候会自动import启动它的这个文件，而在import的时候又执行了整个文件。因此如果将process()直接写在文件中就会无限递归子进程报错。所以必须把创建子进程的部分使用if __name__ == '__main__'判断保护起来，import的时候就不会递归运行了。

主进程与子进程之间的关系：

① 父进程和子进程的启动是异步的

② 父进程在执行完毕后不会立即结束程序，而是会等所有的子进程结束，父进程负责回收子进程的资源

# 创建多个子进程和给子进程传参
import  os
from multiprocessing import Process
def func(index):
    print('子进程%s:'%index,os.getpid(),os.getppid())
if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):  # 创建多个子进程
        p = Process(target=func,args=(i,))  # 给子进程传参
        p.start()
    print('主进程：',os.getpid(),os.getppid())

#主进程与子进程之间数据是隔离的
from multiprocessing import Process
count = 100
def func():
    global count
    count -= 1
    print('子进程:',count)
if __name__ == '__main__':
    print('主进程：',count)
    p = Process(target=func)
    p.start()
结果：
99
100

2、用自定义类开启子进程

① 自定义一个类

② 继承Process

③ 一定要实现run()方法

④ 要传参数时，首先调用Proces中的init()方法才能进行传参

import os
from multiprocessing import Process
class Myprosess(Process):
    def __init__(self,arg):
        super().__init__()
        self.arg = arg
    def run(self):
        print('子进程%s：'% self.arg,os.getpid(),os.getppid())
if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):
        p = Myprosess(i)
        p.start()
    print('主进程：',os.getpid(),os.getppid())

二、join控制子进程

join的作用：主进程的任务执行到某个阶段，需要等待子进程执行完毕后才能继续执行，否则就进入阻塞状态。没有join的时候，子进程和主进程的发生顺序是不可与预测的。

例如：模拟发邮件

import time
import random
from multiprocessing import Process
def func(index):
    time.sleep(random.random())
    print('第%s邮件已发送'%index)
if __name__ == '__main__':
    p_lst = []
    for i in range(10):
        p = Process(target=func,args=(i,))
        p.start()
        p_lst.append(p)
    for p in p_lst:
        p.join()
    print('10封邮件已全部发送完毕')

三、deamon守护进程

将一个子进程设置为守护进程之后

1、守护进程会随着主进程代码的执行完毕而结束

2、如果主进程的代码已经执行完，但是还有一些子进程还没执行完，主进程会等待子进程结束，守护进程直接结束

import time
from multiprocessing import Process
def func1():
    count = 1
    while True:
        time.sleep(0.5)
        print(count*'*')
        count += 1
def func2():
    print('func2 start')
    time.sleep(5)
    print('func2 end')
if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=func1)
    p.daemon = True # 在start之前，将p设置为守护进程
    p.start()
    p2 = Process(target=func2)
    p2.start()
    time.sleep(3)
    print('主进程')

#结果：只打印了5次*
func2 start
*
**
***
****
*****
主进程
func2 end

四、Lock 互斥锁

Lock是一个类，在使用的时候要进行导入，和Process一样

Lock的作用：在异步的情况下，多个进程又可能修改同一份资源，就给这个修改的过程加上锁。

加锁降低了程序的效率，让原来能够同时执行的代码变成顺序执行，但是保证了数据的安全。

例如：火车票抢票

import json
import time
from multiprocessing import Process,Lock
def search(person):
    with open('ticket') as f:
        dic = json.load(f)
    time.sleep(0.2)  # 模拟网络延迟
    print('%s进行余票查询：'%person,dic['count'])

def get_ticket(person):
    with open('ticket') as f:
        dic = json.load(f)
    time.sleep(0.2)
    if dic['count'] > 0:
        dic['count'] -= 1
        print('%s买到票了'%person)
        time.sleep(0.2)
        with open('ticket','w') as f:
            json.dump(dic,f)
    else:
        print('%s没买到票'%person)
def main(person,lock):
    search(person)
    lock.acquire()
    get_ticket(person)
    lock.release()
if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()
    for i in range(10):
        p = Process(target=main,args=(i,lock))
        p.start()

#结果是：
1进行余票查询： 6
2进行余票查询： 6
3进行余票查询： 6
7进行余票查询： 6
0进行余票查询： 6
6进行余票查询： 6
4进行余票查询： 6
9进行余票查询： 6
5进行余票查询： 6
8进行余票查询： 6
1买到票了
2买到票了
3买到票了
7买到票了
0买到票了
6买到票了
4没买到票
9没买到票
5没买到票
8没买到票

五、Semaphore信号量

信号量的作用：互斥锁Lock只允许一个线程更改数据，而信号量Semaphore同时允许一定数量的线程更改数据

信号量是计数器＋锁实现的

例如：ktv允许同一时间4个人唱歌

import random
import time
from multiprocessing import Process,Semaphore
def ktv(person,sem):
    sem.acquire()
    print('33[31m%s走进ktv33[0m'%person)
    time.sleep(random.randint(1,5))
    print('33[32m%s走出ktv33[0m'%person)
    sem.release()
if __name__ == '__main__':
    sem = Semaphore(4) # 同时允许4个人做
    for i in range(10):
        p = Process(target=ktv,args=(i,sem))
        p.start()

六、Event 事件

Event的作用：用于主线程控制其他线程的执行，Event主要提供了3个方法：set、wait、clear

Event的处理机制：全局定义了一个'Flag'，如果flag的值为false。那么当程序执行event.wait方法时就会阻塞，如果flag值为True，那么遇到event.wait方法时就不会阻塞

set()：将’Flag‘设置为True

clear()：将flag设置为false

is_set()：判断flag当前属性是否为true

著名的例子：红绿灯

import time
import random
from multiprocessing import Process,Event
def traffic_light(e):
    print('33[31m红灯亮33[0m')
    while True:
        if e.is_set():  # if True,本来是绿灯亮，变为红灯，将flag设为false
            time.sleep(2)
            print('33[31m红灯亮33[0m')
            e.clear()
        else:
            time.sleep(2)
            print('33[32m绿灯亮33[0m')
            e.set()
def car(e,i):
    if not e.is_set(): # 红灯
        print('car%s在等待'%i)
        e.wait()  # 阻塞
    print('car%s通过了'%i)
if __name__ == '__main__':
    e = Event()
    p = Process(target=traffic_light,args=(e,))
    p.daemon = True  # 将p设为守护进程，主进程代码执行完毕就结束
    p.start()
    p_lst = []
    for i in range(20):
        time.sleep(random.randrange(0,3,2))
        p = Process(target=car,args=(e,i))
        p.start()
        p_lst.append(p)
    for p in p_lst:
        p.join()  # 当子进程结束时，主进程才开始执行