python实现进程的三种方式及其区别

在python中有三种方式用于实现进程

多进程中， 每个进程中所有数据（ 包括全局变量） 都各有拥有⼀份， 互不影响

1.fork()方法

ret = os.fork()
if ret == 0:
   #子进程
else:
   #父进程

这是python中实现进程最底层的方法，其他两种从根本上也是利用fork()方法来实现的，下面是fork()方法的原理示意图

getpid()、getppid()方法

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

注意:

(1)其中os.fork()的返回值ret在第一行执行后，会开辟另外一个子进程，然后父进程跟子进程同时从此句往下执行，对于子进程来说，ret值是0，对于父进程来说ret值是一个大于0的值，这个值实际上就是新开子进程的pid.

(2)此种开辟进程的方式不会发生堵塞，也就是父进程结束并不会影响子进程的继续执行。实际上是根据操作系统的调度算法来实现的，父子进程相互不影响。

多进程修改全局变量

#coding=utf-8
import os
import time

num = 0

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

if pid == 0:
    num+=1
    print('哈哈1---num=%d'%num)
else:
    time.sleep(1)
    num+=1
    print('哈哈2---num=%d'%num)

运行结果

 

哈哈1---num=1
哈哈2---num=1
#多进程不共享全局变量

 

多次fork()问题

结论：多次fork()会有多个进程生成，生成规则同上。

2，Process方法

python是跨平台的，所以自然肯定会为我们提供实现多进程的库，毕竟在win里面用不了fork()。此方法需要导入对应模块

from multiprocessing import Process
p1=Process(target=xxxx)
p1.start()

这个方法常用场景是使用少量进程做主动服务，如qq客户端，等这样的可以开多个。

还可以继承Process模块并实现run方法来调用，此时xxxx方法等价于run方法执行的内容，在重写过run方法后，在执行子类实例对象的start方法时，会自动调用实现的run方法，这个跟java里面也是类似的。

注意，此种方法子进程不结束，父进程也会堵塞，也就是等子进程都结束后，父进程才会结束，通常应用于进程间的同步。

代码实现演示

#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

⽗进程 4857.
⼦进程将要执⾏
⼦进程运⾏中， name= test ,pid=4858...
⼦进程已结束

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；

3，利用进程池Pool

当需要创建的⼦进程数量不多时， 可以直接利⽤multiprocessing中的Process动态成⽣多个进程， 但如果是上百甚⾄上千个⽬标， ⼿动的去创建进程的⼯作量巨⼤， 此时就可以⽤到multiprocessing模块提供的Pool⽅法。此方法也需导入对应模块

from multiprocessing import Pool
pool=Pool(3)
pool.apply_async(xxxx)

xxxx表示要在进程中运行的代码块或方法、函数

此方法可以用来做服务器端的响应，往往主进程比较少，而Pool()中的参数值，也就是进程池的大小，真正的任务都在子进程中执行。

使用示例

from multiprocessing import Pool
import os,time,random


def worker(msg):
    t_start = time.time()
    print("%s开始执⾏,进程号为%d"%(msg,os.getpid()))
    #random.random()随机⽣成0~1之间的浮点数
    time.sleep(random.random()*2)
    t_stop = time.time()
    print(msg,"执⾏完毕， 耗时%0.2f"%(t_stop-t_start))

po=Pool(3) #定义⼀个进程池， 最⼤进程数3
for i in range(0,10):
    #Pool.apply_async(要调⽤的⽬标,(传递给⽬标的参数元祖,))
    #每次循环将会⽤空闲出来的⼦进程去调⽤⽬标
    po.apply_async(worker,(i,))
    print("----start----")
po.close() #关闭进程池， 关闭后po不再接收新的请求
po.join() #等待po中所有⼦进程执⾏完成， 必须放在close语句之后
print("-----end-----")

运行结果

----start----
----start----
0开始执⾏,进程号为5025
----start----
1开始执⾏,进程号为5026
----start----
----start----
----start----
----start----
----start----
----start----
----start----
2开始执⾏,进程号为5027
0 执⾏完毕， 耗时0.58
3开始执⾏,进程号为5025
1 执⾏完毕， 耗时0.70
4开始执⾏,进程号为5026
2 执⾏完毕， 耗时1.36
5开始执⾏,进程号为5027
3 执⾏完毕， 耗时1.03
6开始执⾏,进程号为5025
4 执⾏完毕， 耗时1.12
7开始执⾏,进程号为5026
5 执⾏完毕， 耗时1.25
8开始执⾏,进程号为5027
7 执⾏完毕， 耗时1.28
9开始执⾏,进程号为5026
6 执⾏完毕， 耗时1.91
8 执⾏完毕， 耗时1.23
9 执⾏完毕， 耗时1.38
-----end-----

上面使用的是非堵塞方法，如果使用aply()，则是堵塞方法

from multiprocessing import Pool
import os,time,random


def worker(msg):
    t_start = time.time()
    print("%s开始执⾏,进程号为%d"%(msg,os.getpid()))
    #random.random()随机⽣成0~1之间的浮点数
    time.sleep(random.random()*2)
    t_stop = time.time()
    print(msg,"执⾏完毕， 耗时%0.2f"%(t_stop-t_start))


po=Pool(3) #定义⼀个进程池， 最⼤进程数3

for i in range(0,10):
    po.apply(worker,(i,))

print("----start----")
po.close() #关闭进程池， 关闭后po不再接收新的请求
po.join() #等待po中所有⼦进程执⾏完成， 必须放在close语句之后
print("-----end-----")

运行结果

0开始执⾏,进程号为5280
0 执⾏完毕， 耗时0.91
1开始执⾏,进程号为5281
1 执⾏完毕， 耗时1.59
2开始执⾏,进程号为5282
2 执⾏完毕， 耗时1.25
3开始执⾏,进程号为5280
3 执⾏完毕， 耗时0.53
4开始执⾏,进程号为5281
4 执⾏完毕， 耗时1.49
5开始执⾏,进程号为5282
5 执⾏完毕， 耗时0.18
6开始执⾏,进程号为5280
6 执⾏完毕， 耗时1.51
7开始执⾏,进程号为5281
7 执⾏完毕， 耗时0.88
8开始执⾏,进程号为5282
8 执⾏完毕， 耗时1.08
9开始执⾏,进程号为5280
9 执⾏完毕， 耗时0.12
----start----
-----end-----

multiprocessing.Pool常⽤函数解析：
apply_async(func[, args[, kwds]]) ： 使⽤⾮阻塞⽅式调⽤func（ 并⾏执⾏， 堵塞⽅式必须等待上⼀个进程退出才能执⾏下⼀个进程） ， args为传递给func的参数列表， kwds为传递给func的关键字参数列表；

apply(func[, args[, kwds]])： 使⽤阻塞⽅式调⽤funcclose()： 关闭Pool， 使其不再接受新的任务；

terminate()： 不管任务是否完成， ⽴即终⽌；

join()： 主进程阻塞， 等待⼦进程的退出， 必须在close或terminate之后使⽤；

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