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Python进程间通信代码详解

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学习完如何创建进程之后,我们可以通过多次调用的方式创建多个进程,那么每个进程之间的信息是怎么样的,它们又是如何进行通信的,它们能否直接共用一些资源呢,下面我们通过一个例子来了解一下。

from multiprocessing import Process
number = 100
def change():#为拟创建的子进程1提供方法
    print('子进程1开始运行')
    global number
    number += 10
    print('把number加10等于:%d'%number)
    print('子进程1结束')
def changes():#为拟创建的子进程2提供方法
    print('子进程2开始运行')
    global number
    number += 20
    print('把number加20等于:%d'%number)
    print('子进程2结束')
if __name__ == '__main__':
    process_one = Process(target=change)
    process_one.start()#启动进程
    process_one.join()#等待进程执行结束
    process_two = Process(target=changes)
    process_two.start()#启动进程
    process_two.join()#等待进程执行结束
    print('number最后为:%d'%number)

运行结果为:

子进程1开始运行
把number加10等于:110
子进程1结束
子进程2开始运行
把number加20等于:120
子进程2结束
number最后为:100

我们通过输出结果可以看出,即使他们共用的是一个资源number,但是都没有影响number的最终数值,也就是第一个使用过的资源并没有被用在第二个进程当中,资源没有共享,如果要实现进程间通信,Python在multiprocessing模块中提供了Queue、pipes等多种方法来进行数据的交换,我们下面来学习一下使用队列Queue来完成进程间的通信。

1. 队列

学过数据结构的同学一定对这个词不陌生,队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。

我们也可以通过生活中的排队机制来理解一下队列,当一座桥只能允许一辆车通过的时候,那么新到来的车只能排在队伍的末尾来通过这座桥,而队列中间的车是无法直接离开桥的,只有等排在队头的车通过了之后才能过桥。

如图:

 进程间通信1

甲刚刚从队头出队,那么紧接着乙可以出队,后续的继续等待,当甲出队之后,戊可以准备入队。

2. 多进程队列

在Python中,multiprocessing模块中存在Queue类帮我们实现多进程之间的数据交互,初始化一个Queue对象的方式为:my_queue = Queue(count),还有一些常用的方法:

Queue.qsize():返回队列中的信息数量。

Queue.empty():如果队列为空,则返回True,否则为false。由于多线程/多处理语义,这是不可靠的。

Queue.full():如果队列已满,则返回true,否则返回false。

Queue.put(obj[, block[, timeout]]):将obj放入队列中,如果可选参数块为True(默认值),超时为None(默认值),则必要时阻塞,直到空闲插槽可用为止。如果超时为正数,则为b 锁定最多超时秒并提高队列。

Queue.get([block[, timeout]]) :从队列中移除并返回一个项。如果可选args块为True (默认值),超时为None(默认值)。

还有更多的用法大家可以在Python文档中去进一步了解。

 进程间通信2

下面我们通过一个例子来实现多进程队列的通信,假设有一个停车场,有停车和开走车两个操作,下面我们要在程序中写两个子进程,其中一个进程往进程中停放车辆,另外一个子进程把车辆开出去,代码如下:

from multiprocessing import Process,Queue
import time
import datetime
#往停车场中停入车辆
def park(x):
    if not x.full():
        for i in range(5):
            car = '车辆'+str(i)
            x.put(car)
            print('停入:%s 时间:%s'%(car,datetime.datetime.now()))
#开走车辆
def drive(x):
    time.sleep(2)#休眠2s
    while not x.empty():
        print('开走:%s时间:%s'%(x.get(True,3),datetime.datetime.now()))
if __name__ == '__main__':
    x = Queue()#创建一个队列
    p = Process(target=park,args=(x,))#创建一个进程,并放入队列中
    d = Process(target=drive,args=(x,))#创建一个进程,并放入队列中
    p.start()#启动
    d.start()#启动
    p.join()
    d.join()

输出结果如下:

停入:车辆0     时间:2020-02-10 10:48:01.290038
停入:车辆1     时间:2020-02-10 10:48:01.290038
停入:车辆2     时间:2020-02-10 10:48:01.290038
停入:车辆3     时间:2020-02-10 10:48:01.291037
停入:车辆4     时间:2020-02-10 10:48:01.291037
开走:车辆0     时间:2020-02-10 10:48:03.292486
开走:车辆1     时间:2020-02-10 10:48:03.292486
开走:车辆2     时间:2020-02-10 10:48:03.292486
开走:车辆3     时间:2020-02-10 10:48:03.292486
开走:车辆4     时间:2020-02-10 10:48:03.292486

3. 总结

学习完了这一节,进程和线程也就结束了,本章我们主要了解了如何创建他们,然后就是如何使用他们进行通信,另外我们还学习了线程安全和线程管理,这些内容对于操作系统而言是很重要的内容,想要了解更多的知识,可以去查看Python文档或者去查阅操作系统的相关书籍。



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第一章 Python入门
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第三章 Python入门语法
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第五章 Python函数
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