Python中使用共享变量+信号量实现进程间的实时通信

多进程共享内存（如 multiprocessing.Value 和 multiprocessing.Array）：

• 如果使用 multiprocessing 模块创建共享变量，这些变量通常只在同一进程池中的进程之间共享。因此，不同的 Python 环境（即不同的 Python 解释器运行的环境）无法直接访问这些共享变量。
• 这种方式的共享变量一般是进程内的，不会跨环境工作。如果尝试在另一个 Python 环境中访问它，通常会抛出错误，提示该共享变量不存在或不可访问

共享内存（posix_ipc.SharedMemory）：

• 如果使用的是 posix_ipc 或类似的库创建共享内存，其他 Python 程序（在同一台计算机上）也可以通过相同的共享内存名称来访问该内存。这是因为共享内存是系统级的资源，不依赖于单个进程的生命周期。
• 只要所有程序都使用正确的名称并确保有访问权限，另一个 Python 环境（另一个Python解释器运行的Python文件）应该能够成功访问共享内存，不会出错。

方法一：使用Multiprocessing
【Python程序1中】

import ctypes
import posix_ipc
import multiprocessing
from multiprocessing import shared_memory

# 如果系统中已经存在名为 /semaphore1 的信号量对象，Python并不会重新初始化它，而是使用现有的信号量，
# 导致现有的信号量可能有残留状态，使得 acquire() 一直阻塞。
# 在创建信号量之前，先删除现有的同名信号量
try:
　　posix_ipc.unlink_semaphore("/semaphore1")
except posix_ipc.ExistentialError:
　　pass # 如果信号量不存在，忽略错误

# 创建具名信号量（其他进程可以使用同样的名称 "/semaphore1" 来访问），1表示有物品，0表示没物品
# 注意，需要intial_value = 1，这样信号量一开始才会有一个
# 使用 O_EXCL 标志来强制创建一个新的信号量
sem = posix_ipc.Semaphore("/semaphore1", flags=posix_ipc.O_CREAT | posix_ipc.O_EXCL, initial_value=1)
# 创建一个大小为 ctypes.c_int 所需的共享内存块
shm = shared_memory.SharedMemory(create=True, size=ctypes.sizeof(ctypes.c_int), name="steel")
# 使用 ctypes 将共享内存映射为一个整数
shared_int = ctypes.c_int.from_buffer(shm.buf)

sem.acquire() # 获取信号量
###########需要执行的操作 ####################

if (out1 == True):
　　# 检测到有输入
　　shared_int.value = 1
else:
　　shared_int.value = 0

############ 需要执行的操作 #####################

sem.release() # 释放信号量

# 释放共享内存
shm.close()
shm.unlink()

# 删除信号量（通常由创建信号量的进程负责清理）
sem.unlink()


【Python程序2中】

import posix_ipc
from multiprocessing import shared_memory, resource_tracker
import ctypes

# 链接信号量
sem = posix_ipc.Semaphore("/semaphore1")
# 连接到名为 "steel" 的共享内存块
shm = shared_memory.SharedMemory(name="steel")
# 使用 ctypes 将共享内存映射为一个整数
shared_int = ctypes.c_int.from_buffer(shm.buf)
# 取消资源跟踪，在另一个程序1中会释放这个共享内存
resource_tracker.unregister(shm._name, "shared_memory")

sem.acquire() # 获取信号量
########## 待执行操作#################################

if shared_int.value ==1:
　　message = "True"
else:
　　message = "False"

########### 待执行操作###############################

sem.release() # 释放信号量

方法二：使用Posix_ipc


【Python程序1中】

import posix_ipc
import mmap
import time

# 如果系统中已经存在名为 /semaphore1 的信号量对象，Python并不会重新初始化它，而是使用现有的信号量，
# 导致现有的信号量可能有残留状态，使得 acquire() 一直阻塞。
# 在创建信号量之前，先删除现有的同名信号量
try:
　　posix_ipc.unlink_semaphore("/semaphore1")
except posix_ipc.ExistentialError:
　　pass # 如果信号量不存在，忽略错误

# 创建具名信号量（其他进程可以使用同样的名称 "/semaphore1" 来访问），1表示有物品，0表示没物品
# 注意，需要intial_value = 1，这样信号量一开始才会有一个
# 使用 O_EXCL 标志来强制创建一个新的信号量
sem = posix_ipc.Semaphore("/semaphore1", flags=posix_ipc.O_CREAT | posix_ipc.O_EXCL, initial_value=1)

# 创建共享内存，指定名称和大小
shm = posix_ipc.SharedMemory("/my_shared_memory", flags=posix_ipc.O_CREAT, size=1024)

# 获取共享内存的内存缓冲区

memory = mmap.mmap(shm.fd, shm.size)

sem.acquire() # 获取信号量

# 向共享内存写入数据

memory[:5] = b'hello'

sem.release() # 释放信号量

# 关闭共享内存

memory.close()

shm.close_fd()

【Python程序2中】

import posix_ipc
import mmap

# 链接信号量
sem = posix_ipc.Semaphore("/semaphore1")

# 打开已存在的共享内存
shm = posix_ipc.SharedMemory("/my_shared_memory")

# 获取共享内存的内存缓冲区

memory = mmap.mmap(shm.fd, shm.size)

# 链接信号量
sem.acquire()

# 读取共享内存中的数据
print(memory[:5]) # 输出 b'hello'

sem.release() # 释放信号量

# 关闭共享内存
memory.close()
shm.close_fd()