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  • python 进程

    进程内的“子任务”称为线程(Thread)


    多任务的实现有3种方式:

    多进程模式;
    多线程模式;
    多进程+多线程模式。


    Python的os模块封装了常见的系统调用,其中包括fork,可以在Python程序中创建子进程

    import os

    print('Process (%s) start...' % os.getpid())
    # Only works on Unix/Linux/Mac:
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
    print('I am child process (%s) and my parent is %s.' % (os.getpid(), os.getppid()))
    else:
    print('I (%s) just created a child process (%s).' % (os.getpid(), pid))

    运行结果如下:

    Process (876) start...
    I (876) just created a child process (877).
    I am child process (877) and my parent is 876.

     

    Unix/Linux操作系统提供了一个fork()系统调用

    fork()调用一次,返回两次,
    因为操作系统自动把当前进程(称为父进程)复制了一份(称为子进程),
    然后,分别在父进程和子进程内返回。
    子进程永远返回0,而父进程返回子进程的ID。
    一个父进程可以fork出很多子进程,
    所以,父进程要记下每个子进程的ID,
    而子进程只需要调用getppid()就可以拿到父进程的ID


    有了fork调用,一个进程在接到新任务时 就可以复制出一个子进程来处理新任务,
    常见的Apache服务器就是 由父进程监听端口,每当有新的http请求时,
    就fork出子进程来处理新的http请求。


    multiprocessing模块就是跨平台版本的多进程模块。
    multiprocessing模块提供了一个Process类来代表一个进程对象

     

    from multiprocessing import Process
    import os

    # 子进程要执行的代码
    def run_proc(name):
    print('Run child process %s (%s)...' % (name, os.getpid()))

    if __name__=='__main__':
    print('Parent process %s.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('test',))
    print('Child process will start.')
    p.start()
    p.join()
    print('Child process end.')

    执行结果如下:

    Parent process 928.
    Process will start.
    Run child process test (929)...
    Process end.

     

    创建子进程时,传入一个执行函数和函数的参数,创建一个Process实例,用start()方法启动
    join()方法可以等待子进程结束后再继续往下运行,通常用于进程间的同步


    Pool

    如果要启动大量的子进程,可以用进程池的方式批量创建子进程
    from multiprocessing import Pool
    import os, time, random

    def long_time_task(name):
    print('Run task %s (%s)...' % (name, os.getpid()))
    start = time.time()
    time.sleep(random.random() * 3)
    end = time.time()
    print('Task %s runs %0.2f seconds.' % (name, (end - start)))

    if __name__=='__main__':
    print('Parent process %s.' % os.getpid())
    p = Pool(4)
    for i in range(5):
    p.apply_async(long_time_task, args=(i,))
    print('Waiting for all subprocesses done...')
    p.close()
    p.join()
    print('All subprocesses done.')

    执行结果如下:
    Parent process 669.
    Waiting for all subprocesses done...
    Run task 0 (671)...
    Run task 1 (672)...
    Run task 2 (673)...
    Run task 3 (674)...
    Task 2 runs 0.14 seconds.
    Run task 4 (673)...
    Task 1 runs 0.27 seconds.
    Task 3 runs 0.86 seconds.
    Task 0 runs 1.41 seconds.
    Task 4 runs 1.91 seconds.
    All subprocesses done.

    Pool对象调用join()方法会等待所有子进程执行完毕,
    调用join()之前必须先调用close(),调用close()之后就不能继续添加新的Process了。

    task 0,1,2,3是立刻执行的,而task 4要等待前面某个task完成后才执行,
    这是因为Pool有默认大小
    如果改成:
    p = Pool(5)
    就可以同时跑5个进程。

    Pool的默认大小是CPU的核数

    子进程

    subprocess模块可以地启动一个子进程,然后控制其输入和输出


    import subprocess

    print('$ nslookup www.python.org')
    r = subprocess.call(['nslookup', 'www.python.org'])
    print('Exit code:', r)

    运行结果:

    $ nslookup www.python.org
    Server: 192.168.19.4
    Address: 192.168.19.4#53

    Non-authoritative answer:
    www.python.org canonical name = python.map.fastly.net.
    Name: python.map.fastly.net
    Address: 199.27.79.223

    Exit code: 0


    进程间通信

    Process之间肯定是需要通信的,
    操作系统提供了很多机制来实现进程间的通信。
    Python的multiprocessing模块包装了底层的机制,提供了Queue、Pipes等多种方式来交换数据。


    以Queue为例,在父进程中创建两个子进程,一个往Queue里写数据,一个从Queue里读数据:

    from multiprocessing import Process, Queue
    import os, time, random

    # 写数据进程执行的代码:
    def write(q):
    print('Process to write: %s' % os.getpid())
    for value in ['A', 'B', 'C']:
    print('Put %s to queue...' % value)
    q.put(value)
    time.sleep(random.random())

    # 读数据进程执行的代码:
    def read(q):
    print('Process to read: %s' % os.getpid())
    while True:
    value = q.get(True)
    print('Get %s from queue.' % value)

    if __name__=='__main__':
    # 父进程创建Queue,并传给各个子进程:
    q = Queue()
    pw = Process(target=write, args=(q,))
    pr = Process(target=read, args=(q,))
    # 启动子进程pw,写入:
    pw.start()
    # 启动子进程pr,读取:
    pr.start()
    # 等待pw结束:
    pw.join()
    # pr进程里是死循环,无法等待其结束,只能强行终止:
    pr.terminate()

    运行结果如下:

    Process to write: 50563
    Put A to queue...
    Process to read: 50564
    Get A from queue.
    Put B to queue...
    Get B from queue.
    Put C to queue...
    Get C from queue.


    Windows没有fork调用,因此,multiprocessing需要“模拟”出fork的效果,父进程所有Python对象都必须通过pickle序列化再传到子进程去,所有,如果multiprocessing在Windows下调用失败了,要先考虑是不是pickle失败了。

     

     

    朝闻道
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