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随便扯扯

Python 进程的创建

1. 进程 VS 程序

编写完毕的代码,在没有运行的时候,称之为程序,正在运行着的代码,就成为进程。进程,除了包含代码以外,还有需要运行的环境等,所以和程序是有区别的。

2. fork( )

Pythonos模块封装了常见的系统调用,其中就包括fork,可以在Python程序中轻松创建子进程:

    import os

    # 注意,fork函数,只在Unix/Linux/Mac上运行,windows不可以
    pid = os.fork()

    if pid == 0:
        print('哈哈1')
    else:
        print('哈哈2')

运行结果: 

说明:

  • 程序执行到os.fork()时,操作系统会创建一个新的进程(子进程),然后复制父进程的所有信息到子进程中
  • 然后父进程和子进程都会从fork()函数中得到一个返回值,在子进程中这个值一定是0,而父进程中是子进程的 id

Unix/Linux操作系统中,提供了一个fork()系统函数,它非常特殊。

普通的函数调用,调用一次,返回一次,但是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

这样做的理由是,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。

3. getpid()、getppid()


import os

rpid = os.fork()
if rpid<0:
    print("fork调用失败。")
elif rpid == 0:
    print("我是子进程(%s),我的父进程是(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))
    x+=1
else:
    print("我是父进程(%s),我的子进程是(%s)"%(os.getpid(),rpid))

print("父子进程都可以执行这里的代码")

运行结果:

我是父进程(19360),我的子进程是(19361)
父子进程都可以执行这里的代码
我是子进程(19361),我的父进程是(19360)
父子进程都可以执行这里的代码

multiprocessing

如果你打算编写多进程的服务程序,Unix/Linux无疑是正确的选择。由于Windows没有fork调用,难道在Windows上无法用Python编写多进程的程序?

由于Python是跨平台的,自然也应该提供一个跨平台的多进程支持。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,下面的例子演示了启动一个子进程并等待其结束:

#coding=utf-8
from multiprocessing import Process
import os

# 子进程要执行的代码
def run_proc(name):
    print('子进程运行中,name= %s ,pid=%d...' % (name, os.getpid()))

if __name__=='__main__':
    print('父进程 %d.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('test',))
    print('子进程将要执行')
    p.start()
    p.join()
    print('子进程已结束')

运行结果: 

说明

  • 创建子进程时,只需要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,这样创建进程比fork()还要简单。
  • 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。

Process语法结构如下:

Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])

  • target:表示这个进程实例所调用对象;
  • args:表示调用对象的位置参数元组;
  • kwargs:表示调用对象的关键字参数字典;
  • name:为当前进程实例的别名;
  • group:大多数情况下用不到;

Process类常用方法:

  • is_alive():判断进程实例是否还在执行;
  • join([timeout]):是否等待进程实例执行结束,或等待多少秒;
  • start():启动进程实例(创建子进程);
  • run():如果没有给定target参数,对这个对象调用start()方法时,就将执行对象中的run()方法;
  • terminate():不管任务是否完成,立即终止;

Process类常用属性:

  • name:当前进程实例别名,默认为Process-N,N为从1开始递增的整数;
  • pid:当前进程实例的PID值;

实例1


from multiprocessing import Process
import os
from time import sleep

# 子进程要执行的代码
def run_proc(name, age, **kwargs):
    for i in range(10):
        print('子进程运行中,name= %s,age=%d ,pid=%d...' % (name, age,os.getpid()))
        print(kwargs)
        sleep(0.5)

if __name__=='__main__':
    print('父进程 %d.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('test',18), kwargs={"m":20})
    print('子进程将要执行')
    p.start()
    sleep(1)
    p.terminate()
    p.join()
    print('子进程已结束')

运行结果:

父进程 21378.
子进程将要执行
子进程运行中,name= test,age=18 ,pid=21379...
{'m': 20}
子进程运行中,name= test,age=18 ,pid=21379...
{'m': 20}
子进程已结束

实例2


#coding=utf-8
from multiprocessing import Process
import time
import os

#两个子进程将会调用的两个方法
def  worker_1(interval):
    print("worker_1,父进程(%s),当前进程(%s)"%(os.getppid(),os.getpid()))
    t_start = time.time()
    time.sleep(interval) #程序将会被挂起interval秒
    t_end = time.time()
    print("worker_1,执行时间为'%0.2f'秒"%(t_end - t_start))

def  worker_2(interval):
    print("worker_2,父进程(%s),当前进程(%s)"%(os.getppid(),os.getpid()))
    t_start = time.time()
    time.sleep(interval)
    t_end = time.time()
    print("worker_2,执行时间为'%0.2f'秒"%(t_end - t_start))

#输出当前程序的ID
print("进程ID:%s"%os.getpid())

#创建两个进程对象,target指向这个进程对象要执行的对象名称,
#args后面的元组中,是要传递给worker_1方法的参数,
#因为worker_1方法就一个interval参数,这里传递一个整数2给它,
#如果不指定name参数,默认的进程对象名称为Process-N,N为一个递增的整数
p1=Process(target=worker_1,args=(2,))
p2=Process(target=worker_2,name="dongGe",args=(1,))

#使用"进程对象名称.start()"来创建并执行一个子进程,
#这两个进程对象在start后,就会分别去执行worker_1和worker_2方法中的内容
p1.start()
p2.start()

#同时父进程仍然往下执行,如果p2进程还在执行,将会返回True
print("p2.is_alive=%s"%p2.is_alive())

#输出p1和p2进程的别名和pid
print("p1.name=%s"%p1.name)
print("p1.pid=%s"%p1.pid)
print("p2.name=%s"%p2.name)
print("p2.pid=%s"%p2.pid)

#join括号中不携带参数,表示父进程在这个位置要等待p1进程执行完成后,
#再继续执行下面的语句,一般用于进程间的数据同步,如果不写这一句,
#下面的is_alive判断将会是True,在shell(cmd)里面调用这个程序时
#可以完整的看到这个过程,大家可以尝试着将下面的这条语句改成p1.join(1),
#因为p2需要2秒以上才可能执行完成,父进程等待1秒很可能不能让p1完全执行完成,
#所以下面的print会输出True,即p1仍然在执行
p1.join()
print("p1.is_alive=%s"%p1.is_alive())

执行结果:


进程ID:19866
p2.is_alive=True
p1.name=Process-1
p1.pid=19867
p2.name=dongGe
p2.pid=19868
worker_1,父进程(19866),当前进程(19867)
worker_2,父进程(19866),当前进程(19868)
worker_2,执行时间为'1.00'秒
worker_1,执行时间为'2.00'秒
p1.is_alive=False

Process子类

创建新的进程还能够使用类的方式,可以自定义一个类,继承Process类,每次实例化这个类的时候,就等同于实例化一个进程对象,请看下面的实例:

from multiprocessing import Process
import time
import os

#继承Process类
class Process_Class(Process):
    #因为Process类本身也有__init__方法,这个子类相当于重写了这个方法,
    #但这样就会带来一个问题,我们并没有完全的初始化一个Process类,所以就不能使用从这个类继承的一些方法和属性,
    #最好的方法就是将继承类本身传递给Process.__init__方法,完成这些初始化操作
    def __init__(self,interval):
        Process.__init__(self)
        self.interval = interval

    #重写了Process类的run()方法
    def run(self):
        print("子进程(%s) 开始执行,父进程为(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))
        t_start = time.time()
        time.sleep(self.interval)
        t_stop = time.time()
        print("(%s)执行结束,耗时%0.2f秒"%(os.getpid(),t_stop-t_start))

if __name__=="__main__":
    t_start = time.time()
    print("当前程序进程(%s)"%os.getpid())        
    p1 = Process_Class(2)
    #对一个不包含target属性的Process类执行start()方法,就会运行这个类中的run()方法,所以这里会执行p1.run()
    p1.start()
    p1.join()
    t_stop = time.time()
    print("(%s)执行结束,耗时%0.2f"%(os.getpid(),t_stop-t_start))
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