Python程序中的进程操作--—--开启多进程

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中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。

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：

需要使用关键字的方式来指定参数

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,'randy',)

kwargs表示调用对象的字典，kwargs={'name':'randy','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])：主进程等待p终止(强调：是主进程处于等的状态，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创建子进程方式一

import time

from multiprocessing import Process

def f(name):

print("进程开始")

time.sleep(1) # 子进程进入堵塞状态，结束后，进入就绪状态，等待拿到cpu的使用权

print("进程结束")

time.sleep(1)

"""

创建进程这个print语句会执行两次, 原因是创建进程首先执行了当前程序的代码，则会执行一次

接着创建进程就是复制了一份代码，在子进程中还会在执行一次，所以就会执行打印两次

"""

print('进程测试')

if __name__ == '__main__':

# args表示传递的参数

"""

创建一个进程，他会将主进程的代码复制一份到另外的一个程序，

而当前的主程序和子程序为异步状态，整个的程序会等待所有的主

进程和子进程运行完毕之后，才结束当前的程序

"""

p = Process(target=f, args=('bob',))

p.start()

time.sleep(1)

print('执行主进程的内容了')

进程测试

进程测试

进程开始2

进程结束2

主进程

4.2 在python中创建子进程方式二

from multiprocessing import Process

import time

class Task(Process):

def __init__(self, name):

# self.name = name # 这样赋值添加属性,在super()__init__时候有重新初始化了,所以要在init下面修改值

super().__init__()

self.name = name

def run(self):

print(f"子进程的名称{self.name}")

time.sleep(0.03)

print("子进程结束")

if __name__ == '__main__':

p = Task('randy')

p.start() # 想操作系统， 发送开启子进程的请求

print("主进程")

主进程

子进程的名称randy

子进程结束

4.3 python中子进程和主进程的内存空间是隔离的

from multiprocessing import Process

import time

x = 10

def task():

global x

print(f"子进程修改之前{x}")

x = 100

print(f"子进程修改之后x: {x}")

if __name__ == '__main__':

p = Process(target=task)

p.start()

time.sleep(0.5)

print(f"全局x的值： {x}")

子进程修改之前10

子进程修改之后x: 100

全局x的值： 10

python中子进程和主进程的内存空间是隔离的

4.4 join方法使用

from multiprocessing import Process

import time

def task(x):

print(f"{x}进程开始")

time.sleep(3)

print(f"{x}进程结束")

"""

创建进程这个print语句会执行两次, 原因是创建进程首先执行了当前程序的代码，则会执行一次

接着创建进程就是复制了一份代码，在子进程中还会在执行一次，所以就会执行打印两次

"""

print('进程测试')

if __name__ == '__main__':

p1 = Process(target=task, args=(1, ))

p1.start()

# join会阻塞住主进程在等待子进程结束，然后在执行join下面的代码(内部会调用wait)

p1.join()

print("主进程")

# p1 = Process(target=task, args=(1, ))

# p1.start()

# p2 = Process(target=task, args=(2, ))

# p2.start()

# p1.join()

# p2.join()

4.5 join多个进程时间统计

# 实现并行

from multiprocessing import Process

import time

def task(x):

print(f"{x}进程开始")

time.sleep(x)

print(f"{x}进程结束")

"""

创建进程这个print语句会执行两次, 原因是创建进程首先执行了当前程序的代码，则会执行一次

接着创建进程就是复制了一份代码，在子进程中还会在执行一次，所以就会执行打印两次

"""

print('进程测试')

if __name__ == '__main__':

p1 = Process(target=task, args=(1, ))

p2 = Process(target=task, args=(2, ))

p3 = Process(target=task, args=(3, ))

# 开始时间

start = time.time()

p1.start()

p2.start()

p3.start()

# join会阻塞住主进程在等待子进程结束，然后在执行join下面的代码(内部会调用wait)

p1.join()

p2.join()

p3.join()

end = time.time()

"""

程序运行的时间为3s多，主要是因为创建的三个子进程会同时启动

会以时间最长的进程为基准，

"""

print("程序运行时间%s" %(end-start)) # 程序运行时间3.5375335216522217

# 实现串行

from multiprocessing import Process

import time

def task(x):

print(f"{x}进程开始")

time.sleep(x)

print(f"{x}进程结束")

"""

创建进程这个print语句会执行两次, 原因是创建进程首先执行了当前程序的代码，则会执行一次

接着创建进程就是复制了一份代码，在子进程中还会在执行一次，所以就会执行打印两次

"""

print('进程测试')

if __name__ == '__main__':

p1 = Process(target=task, args=(1, ))

p2 = Process(target=task, args=(2, ))

p3 = Process(target=task, args=(3, ))

# 开始时间

start = time.time()

# 实现串行，线程会一个一个的执行线程，一个线程执行完之后才会执行下一个线程

p1.start()

p1.join()

p2.start()

p2.join()

p3.start()

p3.join()

end = time.time()

"""

程序运行的时间为6s多，主要是因为创建的三个子进程会同时启动

会以时间最长的进程为基准，

"""

print("程序运行时间%s" %(end-start)) # 程序运行时间7.236638784408569

程序运行时间3.5375335216522217

程序运行时间7.236638784408569

#详细解析如下：

#进程只要start就会在开始运行了,所以p1-p4.start()时,系统中已经有四个并发的进程了

#而我们p1.join()是在等p1结束,没错p1只要不结束主线程就会一直卡在原地,这也是问题的关键

#join是让主线程等,而p1-p4仍然是并发执行的,p1.join的时候,其余p2,p3,p4仍然在运行,等#p1.join结束,可能p2,p3,p4早已经结束了,这样p2.join,p3.join.p4.join直接通过检测，无需等待

# 所以4个join花费的总时间仍然是耗费时间最长的那个进程运行的时间

4.6 多个进程同时运行

from multiprocessing import Process

import time

def task(x):

print(f"{x}进程开始")

time.sleep(x)

print(f"{x}进程结束")

print('进程测试')

if __name__ == '__main__':

start = time.time()

p_list = []

# 创建并启动线程

for i in range(1,5):

p = Process(target=task, args=(i, ))

p.start()

p_list.append(p)

# 使用join方法

for p in p_list:

p.join()

end = time.time()

print("程序运行时间%s" %(end-start))

4.7 查看主进程和子进程的进程号

from multiprocessing import Process,current_process

import time

import os

def task():

print("进程开始")

time.sleep(0.2)

# 在子进程查看自己的pid

print(f'在子进程中查看自己的pid: {current_process().pid}')

print(f'在子进程中查看自己的pid: {os.getpid()}')

# 在子进程中查看父进程pid

print(f'在子进程中查看父进程pid: {os.getppid()}')

print("进程结束")

if __name__ == '__main__':

p = Process(target=task)

p.start()

print(f"在主进程中查看子进程的pid：{p.pid}")

print(f'主进程的pid: {os.getpid()}')

print(f'主进程中父进程pid: {os.getppid()}')

"""

在window中的进程创建查看pid号他的顺序是从小到大排序,主线程pid大于子线程的pid

os.getpid() 获取当前进程的pid

os.getppid() 获取当前进程的父进程

子进程对象.pid 获取当前进程的子进程的pid

"""

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)

4.8 process中常用的属性

from multiprocessing import Process,current_process

import time

import os

def task():

print("进程开始")

time.sleep(0.2)

# 在子进程查看自己的pid

print(f'在子进程中查看自己的pid: {current_process().pid}')

print("进程结束")

if __name__ == '__main__':

p = Process(target=task)

p.start()

# 1 查看进程的名称

print(p.name)

# 2 判断进程是否还存在

print(p.is_alive())

time.sleep(3)

print(p.is_alive())

# 3 告诉操作系统结束之后关闭所有进程

p2 = Process(target=task)

p2.start()

p2.terminate()

print("terminate: ", p2.is_alive())

p2.join()

print("terminate: ", p2.is_alive())

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：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。

5.1 守护进程的启动

import os

import time

from multiprocessing import Process

class Myprocess(Process):

def __init__(self,person):

super().__init__()

self.person = person

def run(self):

print(os.getpid(),self.name)

print('%s正在和女主播聊天' %self.person)

p=Myprocess('哪吒')

p.daemon=True # 一定要在p.start()前设置,设置p为守护进程,守护进程中禁止p创建子进程,并且父进程代码执行结束,p即终止运行

p.start()

time.sleep(10) # 在sleep时查看进程id对应的进程ps -ef|grep id

print('主')

5.2主进程代码执行结束守护进程立即结束

from multiprocessing import Process

def foo():

print(123)

time.sleep(1)

print("end123")

def bar():

print(456)

time.sleep(3)

print("end456")

p1=Process(target=foo)

p2=Process(target=bar)

p1.daemon=True

p1.start()

p2.start()

time.sleep(0.1)

print("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 使用多进程是新socket聊天并发-server端

from socket import *

from multiprocessing import Process

server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)

server.bind(('127.0.0.1',8080))

server.listen(5)

def talk(conn,client_addr):

while True:

try:

# 注意在这里不能使用input进行交互信息，因为是在子进程中输入的，所以你输入不对

msg=conn.recv(1024)

if not msg:break

conn.send(msg.upper())

except Exception:

break

if __name__ == '__main__': # windows下start进程一定要写到这下面

while True:

conn,client_addr=server.accept()

p=Process(target=talk,args=(conn,client_addr))

p.start()

6.1 使用多进程是新socket聊天并发-client端

import socket

client = socket.socket()

client.connect(("127.0.0.1", 8888))

while True:

msg = input("请输入信息")

if msg == 'q':

break

client.send(msg.encode('utf-8'))

data = client.recv(1024)

print(data)

import socket

client = socket.socket()

client.connect(("127.0.0.1", 8888))

while True:

msg = input("请输入信息")

if msg == 'q':

break

client.send(msg.encode('utf-8'))

data = client.recv(1024)

print(data)