其实multiprocessing模块与threading模块的接口都非常相似,但是有一些地方有一些细微差别。所以本文是基于前面的threading模块的一些知识对multiprocessing模块进行讲解的。

  他们的主要区别有以下几点

  1.创建子进程的方式针对不同平台有着差异化

  2.关于守护线程的设置接口是setDaemon(True),而关于守护进程的接口是deamon = True

  3.multiprocessing模块下的获取进程名与设置进程名没有threading模块下的getName()setName(),而是直接采取属性name进行操作

  4.多进程中数据共享不能使用普通的queue模块下提供的队列进行数据共享,而应使用multiprocessing中提供的Queue

  5.multiprocessing模块下中提供的Queue先进先出队列没有task_done()join(),他们都在JoinableQueue中,并且该模块下没有提供LifoQueue后进先出队列与PriorityQueue优先级队列

  官方中文文档

  threading模块基本使用

多进程与多线程工作的区别

多线程工作方式

  多线程的工作方式实际上在第一篇的时候,我们已经说过了。因为线程必须存在于进程之中,是最小的执行单元,所以你可以将它如此理解:

multiprocessing多进程模块

  其实就是不断的往进程这个小房间加人,那么它的优点如下:

  开一条新的线程比开一条新的进程开销要小很多

  并且对于线程的切换来说代价也要小很多

  多条线程共有该进程下的所有资源,数据共享比较容易实现

  而CPython由于GIL锁的设定,所以它的多线程是残缺不全的,因此在很多时候我们依然要用到多进程,虽然这种情况比较少。

多进程工作方式

multiprocessing多进程模块

  其实就是不断的造出一模一样的小房间,那么它的优点如下:

  虽然说,新开一条进程比新开一条线程的代价大很多,但是由于CPython中GIL锁的设定想在多线程的情况下实现并行是不可能的,只有多进程才能够实现并行。

  可以说是唯一优点了,但是我们依然要学习一下multiprocessing模块,它的学习代价并不是很大,所以接下来正式进入multiprocessing模块的学习。

基本使用

针对不同平台的进程启动方式

  对于进程启动方式来说,其实multiprocessing模块中对于不同平台下有不同的启动方式。如下:

  spawn:这玩意儿相当于创建了一个新的解释器进程,对比其他两种方法,这种方法速度上比较慢,但是它是Windows平台下默认的启动方式(Unix系统下可用)。并且在windows平台下,我们应该在if __name__ == '__main__'下进行新进程的启动。但是我依然认为不管在哪个平台下不论线程还是进程都应该在if __name__ == '__main__'这条语句下启动。

  fork:这种启动方式是通过os.fork()来产生一个新的解释器分叉,是Unix系统的默认启动方式。

  forkserver:这个我也看不太明白,直接把官方文档搬过来。如果有懂的大神可以解释一下。

  程序启动并选择forkserver 启动方法时,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分叉一个新进程。分叉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。可在Unix平台上使用,支持通过Unix管道传递文件描述符。

import multiprocessing as mp

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

if __name__ == '__main__': # <--- 强烈注意!在windows平台下开多进程一定要在该条语句之下,否则会抛出异常!!
    mp.set_start_method('spawn')  # 选择启动方式
    q = mp.Queue() # 实例化出用于进程间数据共享的管道
    p = mp.Process(target=foo, args=(q,))  
    p.start() # 启动进程任务,等待CPU调度执行
    print(q.get())  # 从管道中拿出数据
    p.join()  # 阻塞至子进程运行完毕

实例化Process类创建子进程

  其实感觉上面的方法都已经将本章要写的内容举例了一个七七八八,但是我们接着往下看。与threading模块中创建多线程的方式一样,multiprocessing模块创建多进程的方式也有两种,所以我们将之前的示例拿过来直接改一改就好。

import multiprocessing
import time

print("主进程任务开始处理")


def task(th_name):
    print("子进程任务开始处理,参数:{0}".format(th_name))
    time.sleep(3)  
    print("子进程任务处理完毕")


if __name__ == '__main__':  # <--- Windows平台下必须在该条语句下执行

    # ==== 实例化出Process类并添加子进程任务以及参数 ====

    p1 = multiprocessing.Process(target=task, args=("进程[1]",))  # <-- 参数必须添加逗号。因为是args所以会打散,如果不加逗号则不能进行打散会抛出异常
    p1.start()  # 等待CPU调度..请注意这里不是立即执行

    print("主进程任务处理完毕")

# ==== 执行结果 ====

"""
主进程任务开始处理
主进程任务处理完毕
主进程任务开始处理
子进程任务开始处理,参数:进程[1]
子进程任务处理完毕
"""

  这里我们看执行结果,主进程任务开始处理打印了两次,而主进程任务处理完毕打印了一次,这是为什么呢?由于我们是在Windows平台下,所以它默认的进程启动方式为spawn,即创建了一个新的解释器进程并开始执行,所以上面的主进程任务开始处理就打印了两次,一次是主进程,一次是新创建的子进程。而下面由于if __name__ == '__main__':这条语句,子进程并不会执行该语句下面的代码块,所以主进程任务处理完毕就只打印了一次。

multiprocessing多进程模块

自定义类继承Process并覆写run方法

import multiprocessing
import time

print("主进程任务开始处理")


class Processing(multiprocessing.Process):
    """自定义类"""

    def __init__(self, th_name):
        self.th_name = th_name
        super(Processing, self).__init__()

    def run(self):
        print("子进程任务开始处理,参数:{0}".format(self.th_name))
        time.sleep(3)
        print("子进程任务处理完毕")


if __name__ == '__main__':
    p1 = Processing("进程[1]")
    p1.start()  # 等待CPU调度..请注意这里不是立即执行

    print("主进程任务处理完毕")

# ==== 执行结果 ====

"""
主进程任务开始处理
主进程任务处理完毕
主进程任务开始处理
子进程任务开始处理,参数:进程[1]
子进程任务处理完毕
"""

multiprocessing方法大全

  multiprocessing模块中的方法参考了thrading模块中的方法。但是我们一般用下面两个方法就够了,他们都可以拿到具体的进程对象。

multiprocessing模块方法大全 
方法/属性名称     功能描述
multiprocessing.active_children() 查看当前进程存活了的所有子进程对象,以列表形式返回。
multiprocessing.current_process() 获取当前进程对象。
好伙伴os模块
方法/属性名称 功能描述
os.getpid() 返回进程ID。
os.getppid() 返回当前进程的父进程ID。

进程对象方法大全

进程对象方法大全(即Process类的实例对象) 
方法/属性名称 功能描述
start() 启动进程,该方法不会立即执行,而是告诉CPU自己准备好了,可以随时调度,而非立即启动。
run() 一般是自定义类继承Process类并覆写的方法,即线程的详细任务逻辑。
join(timeout=None) 主进程默认会等待子进程运行结束后再继续执行,timeout为等待的秒数,如不设置该参数则一直等待。
name 可以通过 = 给该进程设置一个通俗的名字。如直接使用该属性则返回该进程的默认名字。
is_alive() 查看进程是否存活,返回布尔值。
daemon 可以通过 = 给该进程设置一个守护进程。如直接使用该属性则是查看进程是否为一个守护进程,返回布尔值。默认为False
pid 返回进程ID。在生成该进程之前,这将是 None
exitcode 子进程的退出代码。如果进程尚未终止,这将是 None 。负值 -N 表示子进程被信号 N 终止。
authkey 进程的身份验证密钥(字节字符串)。
sentinel 系统对象的数字句柄,当进程结束时将变为 "ready" 。
terminate() 终止进程。
kill() 同上
close() 关闭 Process 对象,释放与之关联的所有资源。如果底层进程仍在运行,则会引发 ValueError 。一旦 close() 成功返回, Process 对象的大多数其他方法和属性将引发 ValueError
注意 start()join()is_alive()terminate()exitcode 方法只能由创建进程对象的进程调用。 

与threading模块的接口异同

守护进程daemon

import multiprocessing
import time

print("主进程任务开始处理")


def task(th_name):
    print("子进程任务开始处理,参数:{0}".format(th_name))
    time.sleep(3)
    print("子进程任务处理完毕")


if __name__ == '__main__':
    p1 = multiprocessing.Process(target=task, args=("进程[1]",))

    p1.daemon = True  # <-- 设置进程对象p1为守护进程,注意这一步一定要放在start之前。
    p1.start()  # 等待CPU调度..请注意这里不是立即执行
    
    time.sleep(2)
    
    print("主进程任务处理完毕")

# ==== 执行结果 ====  #  print("子进程任务处理完毕") 可以看到该句没有执行
 
"""
主进程任务开始处理
主进程任务开始处理
子进程任务开始处理,参数:进程[1]
主进程任务处理完毕
"""

 设置与获取进程名

import multiprocessing
import time

print("主进程任务开始处理")


def task(th_name):
    print("子进程任务开始处理,参数:{0}".format(th_name))
    obj  =  multiprocessing.current_process()  # 获取当前进程对象
    print("获取当前的进程名:{0}".format(obj.name))
    print("开始设置进程名")
    obj.name = "yyy"
    print("获取修改后的进程名:{0}".format(obj.name))
    time.sleep(3)  
    print("子进程任务处理完毕")


if __name__ == '__main__':
    # ==== 第一步:实例化出Process类并添加子进程任务以及参数 ====

    t1 = multiprocessing.Process(target=task, args=("进程[1]",),name="xxx")
    t1.start()  # 等待CPU调度..请注意这里不是立即执行

    print("主进程名:",multiprocessing.current_process().name)  # 直接使用属性 name
    print("主进程任务处理完毕")

# ==== 执行结果 ====

"""
主进程任务开始处理
主进程名: MainProcess
主进程任务处理完毕
主进程任务开始处理
子进程任务开始处理,参数:进程[1]
获取当前的进程名:xxx
开始设置进程名
获取修改后的进程名:yyy
子进程任务处理完毕
"""

 锁相关演示

  锁的使用和threading模块中锁的使用相同,所以我们举例一个Lock锁即可。

import multiprocessing

lock = multiprocessing.Lock()  # 实例化同步锁对象  # 注意!!! 在Windows平台下,我们应该将锁的实例化放在上面,这样子进程才能拿到锁对象。否则就会抛出异常!!!或者也可以将锁对象传入当做形参进行传入,二者选其一

num = 0

def add():
    lock.acquire()  # 上锁
    global num
    for i in range(10000000):  # 一千万次
        num += 1
    lock.release()  # 解锁


def sub():
    lock.acquire()  # 上锁
    global num
    for i in range(10000000):  # 一千万次
        num -= 1
    lock.release()  # 解锁


if __name__ == '__main__':


    t1 = multiprocessing.Process(target=add, )
    t2 = multiprocessing.Process(target=sub, )
    t1.start()
    t2.start()
    t1.join()
    t2.join()

    print("最终结果:", num)

# ==== 执行结果 ==== 三次采集

"""
最终结果: 0
最终结果: 0
最终结果: 0
"""
from multiprocessing import Process, Lock

def f(l, i):
    l.acquire()
    try:
        print('hello world', i)
    finally:
        l.release()

if __name__ == '__main__':
    lock = Lock() # 将锁实例化后传入
for num in range(10):
        Process(target=f, args=(lock, num)).start()
将锁当做参数传入

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