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Python程序中的进程操作

Stella981

2021-10-12

1308 0 0

[TOC]

之前我们已经了解了很多进程相关的理论知识，了解进程是什么应该不再困难了，刚刚我们已经了解了，运行中的程序就是一个进程。所有的进程都是通过它的父进程来创建的。因此，运行起来的python程序也是一个进程，那么我们也可以在程序中再创建进程。多个进程可以实现并发效果，也就是说，当我们的程序中存在多个进程的时候，在某些时候，就会让程序的执行速度变快。以我们之前所学的知识，并不能实现创建进程这个功能，所以我们就需要借助python中强大的模块。

一、multiprocess模块

仔细说来，multiprocess不是一个模块而是python中一个操作、管理进程的包。 之所以叫multi是取自multiple的多功能的意思,在这个包中几乎包含了和进程有关的所有子模块。由于提供的子模块非常多，为了方便大家归类记忆，我将这部分大致分为四个部分：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。

二、multiprocess.process模块

process模块是一个创建进程的模块，借助这个模块，就可以完成进程的创建。

三、process模块介绍

Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，由该类实例化得到的对象，表示一个子进程中的任务（尚未启动）

强调：

  1. 需要使用关键字的方式来指定参数
  2. args指定的为传给target函数的位置参数，是一个元组形式，必须有逗号

参数介绍：

  • group参数未使用，值始终为None
  • target表示调用对象，即子进程要执行的任务
  • args表示调用对象的位置参数元组，args=(1,2,'egon',)
  • kwargs表示调用对象的字典，kwargs={'name':'egon','age':18}
  • name为子进程的名称

3.1 方法介绍

  • p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run()
  • p.run()：进程启动时运行的方法，正是它去调用target指定的函数，我们自定义类的类中一定要实现该方法
  • p.terminate()：强制终止进程p，不会进行任何清理操作，如果p创建了子进程，该子进程就成了僵尸进程，使用该方法需要特别小心这种情况。如果p还保存了一个锁那么也将不会被释放，进而导致死锁
  • p.is_alive()：如果p仍然运行，返回True
  • p.join([timeout])：主线程等待p终止（强调：是主线程处于等的状态，而p是处于运行的状态）。timeout是可选的超时时间，需要强调的是，p.join只能join住start开启的进程，而不能join住run开启的进程

3.2 属性介绍

  • p.daemon：默认值为False，如果设为True，代表p为后台运行的守护进程，当p的父进程终止时，p也随之终止，并且设定为True后，p不能创建自己的新进程，必须在p.start()之前设置
  • p.name：进程的名称
  • p.pid：进程的pid
  • p.exitcode：进程在运行时为None、如果为–N，表示被信号N结束(了解即可)
  • p.authkey：进程的身份验证键,默认是由os.urandom()随机生成的32字符的字符串。这个键的用途是为涉及网络连接的底层进程间通信提供安全性，这类连接只有在具有相同的身份验证键时才能成功（了解即可）

3.3 在windows中使用process模块的注意事项

在Windows操作系统中由于没有fork(linux操作系统中创建进程的机制)，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创建子进程报错。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。

四、使用process模块创建进程

在一个python进程中开启子进程，start方法和并发效果。

4.1 在Python中启动的第一个子进程

1import time
2from multiprocessing import Process
3
4def f(name):
5    print('hello', name)
6    print('我是子进程')
7
8if __name__ == '__main__':
9    p = Process(target=f, args=('bob',))
10    p.start()
11    time.sleep(1)
12    print('执行主进程的内容了')

4.2 join方法

1import time
2from multiprocessing import Process
3
4def f(name):
5    print('hello', name)
6    time.sleep(1)
7    print('我是子进程')
8
9
10if __name__ == '__main__':
11    p = Process(target=f, args=('bob',))
12    p.start()
13    # p.join()
14    print('我是父进程')

4.3 查看主进程和子进程的进程号

1import os
2from multiprocessing import Process
3
4def f(x):
5    print('子进程id ：',os.getpid(),'父进程id ：',os.getppid())
6    return x*x
7
8if __name__ == '__main__':
9    print('主进程id ：', os.getpid())
10    p_lst = []
11    for i in range(5):
12        p = Process(target=f, args=(i,))
13        p.start()

进阶，多个进程同时运行（注意，子进程的执行顺序不是根据启动顺序决定的）

4.4 多个进程同时运行

1import time
2from multiprocessing import Process
3
4
5def f(name):
6    print('hello', name)
7    time.sleep(1)
8
9
10if __name__ == '__main__':
11    p_lst = []
12    for i in range(5):
13        p = Process(target=f, args=('bob',))
14        p.start()
15        p_lst.append(p)

4.5 多个进程同时运行，再谈join方法(1)

1import time
2from multiprocessing import Process
3
4
5def f(name):
6    print('hello', name)
7    time.sleep(1)
8
9
10if __name__ == '__main__':
11    p_lst = []
12    for i in range(5):
13        p = Process(target=f, args=('bob',))
14        p.start()
15        p_lst.append(p)
16        p.join()
17    # [p.join() for p in p_lst]
18    print('父进程在执行')

4.6 多个进程同时运行，再谈join方法(2)

1import time
2from multiprocessing import Process
3
4def f(name):
5    print('hello', name)
6    time.sleep(1)
7
8if __name__ == '__main__':
9    p_lst = []
10    for i in range(5):
11        p = Process(target=f, args=('bob',))
12        p.start()
13        p_lst.append(p)
14    # [p.join() for p in p_lst]
15    print('父进程在执行')

除了上面这些开启进程的方法，还有一种以继承Process类的形式开启进程的方式

4.7 通过继承Process类开启进程

1import os
2from multiprocessing import Process
3
4
5class MyProcess(Process):
6    def __init__(self,name):
7        super().__init__()
8        self.name=name
9    def run(self):
10        print(os.getpid())
11        print('%s 正在和女主播聊天' %self.name)
12
13p1=MyProcess('wupeiqi')
14p2=MyProcess('yuanhao')
15p3=MyProcess('nezha')
16
17p1.start() # start会自动调用run
18p2.start()
19# p2.run()
20p3.start()
21
22
23p1.join()
24p2.join()
25p3.join()
26
27print('主线程')

进程之间的数据隔离问题

4.8 进程之间的数据隔离问题

1from multiprocessing import Process
2
3def work():
4    global n
5    n=0
6    print('子进程内: ',n)
7
8
9if __name__ == '__main__':
10    n = 100
11    p=Process(target=work)
12    p.start()
13    print('主进程内: ',n)

五、守护进程

会随着主进程的结束而结束。

主进程创建守护进程

　　其一：守护进程会在主进程代码执行结束后就终止

　　其二：守护进程内无法再开启子进程,否则抛出异常：AssertionError: daemonic processes are not allowed to have children

注意：<strong style='color:red'>进程之间是互相独立的，主进程代码运行结束，守护进程随即终止。</strong>

5.1 守护进程的启动

1import os
2import time
3from multiprocessing import Process
4
5class Myprocess(Process):
6    def __init__(self,person):
7        super().__init__()
8        self.person = person
9    def run(self):
10        print(os.getpid(),self.name)
11        print('%s正在和女主播聊天' %self.person)
12
13
14p=Myprocess('哪吒')
15p.daemon=True # 一定要在p.start()前设置,设置p为守护进程,禁止p创建子进程,并且父进程代码执行结束,p即终止运行
16p.start()
17time.sleep(10)  # 在sleep时查看进程id对应的进程ps -ef|grep id
18print('主')

5.2 主进程代码执行结束守护进程立即结束

1from multiprocessing import Process
2
3def foo():
4    print(123)
5    time.sleep(1)
6    print("end123")
7
8def bar():
9    print(456)
10    time.sleep(3)
11    print("end456")
12
13
14p1=Process(target=foo)
15p2=Process(target=bar)
16
17p1.daemon=True
18p1.start()
19p2.start()
20time.sleep(0.1)
21print("main-------")  # 打印该行则主进程代码结束,则守护进程p1应该被终止.#可能会有p1任务执行的打印信息123,因为主进程打印main----时,p1也执行了,但是随即被终止.

六、socket聊天并发实例

6.1 使用多进程实现socket聊天并发-server端

1from socket import *
2from multiprocessing import Process
3
4server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
5server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
6server.bind(('127.0.0.1',8080))
7server.listen(5)
8
9def talk(conn,client_addr):
10    while True:
11        try:
12            msg=conn.recv(1024)
13            if not msg:break
14            conn.send(msg.upper())
15        except Exception:
16            break
17
18if __name__ == '__main__': # windows下start进程一定要写到这下面
19    while True:
20        conn,client_addr=server.accept()
21        p=Process(target=talk,args=(conn,client_addr))
22        p.start()

6.2 使用多进程实现socket聊天并发-client端

1from socket import *
2
3client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
4client.connect(('127.0.0.1',8080))
5
6
7while True:
8    msg=input('>>: ').strip()
9    if not msg:continue
10
11    client.send(msg.encode('utf-8'))
12    msg=client.recv(1024)
13    print(msg.decode('utf-8'))

七、多进程中的其他方法

7.1 进程对象的其他方法：terminate和is_alive

1from multiprocessing import Process
2import time
3import random
4
5class Myprocess(Process):
6    def __init__(self,person):
7        self.name=person
8        super().__init__()
9
10    def run(self):
11        print('%s正在和网红脸聊天' %self.name)
12        time.sleep(random.randrange(1,5))
13        print('%s还在和网红脸聊天' %self.name)
14
15
16p1=Myprocess('哪吒')
17p1.start()
18
19p1.terminate()#关闭进程,不会立即关闭,所以is_alive立刻查看的结果可能还是存活
20print(p1.is_alive()) #结果为True
21
22print('开始')
23print(p1.is_alive()) #结果为False

7.2 进程对象的其他属性：pid和name

1class Myprocess(Process):
2    def __init__(self,person):
3        self.name=person   # name属性是Process中的属性，标示进程的名字
4        super().__init__()  # 执行父类的初始化方法会覆盖name属性
5        # self.name = person  # 在这里设置就可以修改进程名字了
6        # self.person = person  # 如果不想覆盖进程名，就修改属性名称就可以了
7    def run(self):
8        print('%s正在和网红脸聊天' %self.name)
9        # print('%s正在和网红脸聊天' %self.person)
10        time.sleep(random.randrange(1,5))
11        print('%s正在和网红脸聊天' %self.name)
12        # print('%s正在和网红脸聊天' %self.person)
13
14
15p1=Myprocess('哪吒')
16p1.start()
17print(p1.pid)    #可以查看子进程的进程id
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