python多进程multiprocessing Pool相关问题

python多进程想必大部分人都用到过，可以充分利用多核CPU让代码效率更高效。

我们看看multiprocessing.pool.Pool.map的官方用法

map(func, iterable[, chunksize])
A parallel equivalent of the map() built-in function (it supports only one iterable argument though). It blocks until the result is ready.

This method chops the iterable into a number of chunks which it submits to the process pool as separate tasks. The (approximate) size of these chunks can be specified by setting chunksize to a positive integer.

一、多参数传入如何变成一个参数

map的用法，函数func只允许一个可迭代的参数传递进去。

如果我们需要传递多个参数时怎么办呢，

一种方法是把多个参数放入到一个list或者元祖里当做一个参数传入func中

还有一种是使用偏函数，偏函数（Partial function）是通过将一个函数的部分参数预先绑定为某些值，从而得到一个新的具有较少可变参数的函数。在Python中，可以通过functools中的partial高阶函数来实现偏函数功能。偏函数partial的源码如下：

def partial(func, *args, **keywords):
    """New function with partial application of the given arguments
    and keywords.
    """
    if hasattr(func, 'func'):
        args = func.args + args
        tmpkw = func.keywords.copy()
        tmpkw.update(keywords)
        keywords = tmpkw
        del tmpkw
        func = func.func

    def newfunc(*fargs, **fkeywords):
        newkeywords = keywords.copy()
        newkeywords.update(fkeywords)
        return func(*(args + fargs), **newkeywords)
    newfunc.func = func
    newfunc.args = args
    newfunc.keywords = keywords
    return newfunc

使用方法也很简单，比如我们有一个func函数，里面要传入texts,lock, data三个参数，但是我们想要用多进程把data分别传入进去计算，那么我们就可以先用partial函数，将texts和lock先固定到函数里组成一个新的函数，然后新函数传入data一个参数就可以了

from functools import partial
def func(texts, lock, data):
    ......


pt = partial(func, tests, lock)  

# 新函数pt只需要传入一个参数data

这我们就可以对pt函数套用pool.map函数并且只传入一个参数data里。

二、多进程内存复制

python对于多进程中使用的是copy on write机制，python 使用multiprocessing来创建多进程时，无论数据是否不会被更改，子进程都会复制父进程的状态(内存空间数据等)。所以如果主进程耗的资源较多时，不小心就会造成不必要的大量的内存复制，从而可能导致内存爆满的情况。

进程的启动有spawn、fork、forkserver三种方式

spawn：调用该方法，父进程会启动一个新的python进程，子进程只会继承运行进程对象run()方法所需的那些资源。特别地，子进程不会继承父进程中不必要的文件描述符和句柄。与使用fork或forkserver相比，使用此方法启动进程相当慢。

           Available on Unix and Windows. The default on Windows.

fork：父进程使用os.fork()来fork Python解释器。子进程在开始时实际上与父进程相同，父进程的所有资源都由子进程继承。请注意，安全创建多线程进程尚存在一定的问题。

          Available on Unix only. The default on Unix.

forkserver：当程序启动并选择forkserverstart方法时，将启动服务器进程。从那时起，每当需要一个新进程时，父进程就会连接到服务器并请求它fork一个新进程。 fork服务器进程是单线程的，因此使用os.fork()是安全的。没有不必要的资源被继承。

         Available on Unix platforms which support passing file descriptors over Unix pipes.

      要选择以上某一种start方法，请在主模块的if __name__ == '__ main__'子句中使用mp.set_start_method()。并且mp.set_start_method()在一个程序中仅仅能使用一次。

import multiprocessing as mp

def foo(q):
    q.put('hello')

if __name__ == '__main__':
    mp.set_start_method('spawn')
    q = mp.Queue()
    p = mp.Process(target=foo, args=(q,))
    p.start()
    print(q.get())
    p.join()

设置maxtasksperchild=1，因此,每个任务完成后都不会重新生成进程，

对pool.map的调用中指定chunksize = 1.这样iterable中的多个项目将不会从工作进程的感知捆绑到一个“任务”中：

import multiprocessing
import time
import os

def f(x):
    print("PID: %d" % os.getpid())
    time.sleep(x)
    complex_obj = 5 #more complex axtually
    return complex_obj

if __name__ == '__main__':
    multiprocessing.set_start_method('spawn')
    pool = multiprocessing.Pool(4, maxtasksperchild=1)
    pool.map(f, [5]*30, chunksize=1)
    pool.close()

三、多进程间通讯

还有一种情况是，多进程间要相互之间通讯，比如我每一个进程的结果都要存入到texts这个list里。当然要把这个texts当做参数传入到函数里面，但是一般的list并不能共享给所有的进程，我们需要用multiprocessing.Manager().list()建立的list才可以用于进程间通讯，防止冲突，还要对texts加上锁，防止操作冲突。注意multiprocessing.Lock() 创建的锁不能传递，需要使用multiprocessing.Manager().Lock()来创建。multiprocessing.Manager()可创建字典，也可创建list，lock，它创建的变量可用于多进程间传递才不会出错。比如以下代码：

texts = multiprocessing.Manager().list()
lock = multiprocessing.Manager().Lock()
pool = multiprocessing.Pool(processes=4)
data = list(range(20))
pt = partial(func, texts, lock)
pool.map(pt, data)
pool.close()
pool.join()