28. 进程
进程
进程：正在进行的一个过程或者说一个任务
程序仅仅只是一堆代码而已，而进程指的是程序的运行过程
同一个程序执行两次，那也是两个进程，比如同时登陆两个QQ账号
并发和并行
无论是并行还是并发，在用户看来都是'同时'运行的，不管是进程还是线程，都只是一个任务而已，真是干活的是cpu，cpu来做这些任务，而一个cpu同一时刻只能执行一个任务
-
并发：是伪并行，即看起来是同时运行，单个cpu+多道技术就可以实现并发，（并行也属于并发）
-
并行：同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行，单核下，可以利用多道技术，多个核，每个核也都可以利用多道技术（多道技术是针对单核而言的）
有四个核，六个任务，这样同一时间有四个任务被执行，假设分别被分配给了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4，一旦任务1遇到I/O就被迫中断执行，此时任务5就拿到cpu1的时间片去执行，这就是单核下的多道技术，而一旦任务1的I/O结束了，操作系统会重新调用它(需知进程的调度、分配给哪个cpu运行，由操作系统说了算)，可能被分配给四个cpu中的任意一个去执行
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并行一定是并发，但是并发不一定是并行
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单核的计算机肯定不能实现并行，但是可以实现并发（前面的单核并不考虑cpu里面的内核数）
同步异步、阻塞和非阻塞
- 同步，就是在发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不会返回。按照这个定义，其实绝大多数函数都是同步调用。但是一般而言，我们在说同步、异步的时候，特指那些需要其他部件协作或者需要一定时间完成的任务
- 异步的概念和同步相对，当一个异步功能调用发出后，调用者不能立刻得到结果。当该异步功能完成后，通过状态、通知或回调来通知调用者。如果异步功能用状态来通知，那么调用者就需要每隔一定时间检查一次，效率就很低（有些初学多线程编程的人，总喜欢用一个循环去检查某个变量的值，这其实是一 种很严重的错误）。如果是使用通知的方式，效率则很高，因为异步功能几乎不需要做额外的操作。至于回调函数，其实和通知没太多区别
- 阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起（如遇到io操作）。函数只有在得到结果之后才会将阻塞的线程激活。有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不同的。对于同步调用来说，很多时候当前线程还是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已
- 非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能立刻得到结果之前也会立刻返回，同时该函数不会阻塞当前线程
- 阻塞:阻塞态、非阻塞:就绪态、运行态
- 最高效率的一种状态是异步非阻塞，但是基本上是不能实现的，现在的计算机基本上都是异步阻塞（因为计算机实现的是人的交互，需要人为的输入数据）
进程三状态
https://images2017.cnblogs.com/blog/827651/201801/827651-20180110201327535-1120359184.png
在了解其他概念之前，我们首先要了解进程的几个状态。在程序运行的过程中，由于被操作系统的调度算法控制，程序会进入几个状态：就绪，运行和阻塞。
-
就绪(Ready)状态
当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态
-
执行/运行（Running）状态当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态。
-
阻塞(Blocked)状态正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等
四种状态的介绍
- 同步阻塞形式：效率最低。拿上面的例子来说，就是你专心排队，什么别的事都不做。
- 异步阻塞形式：如果在银行等待办理业务的人
采用的是异步的方式去等待消息被触发（通知），也就是领了一张小纸条，假如在这段时间里他不能离开银行做其它的事情，那么很显然，这个人被阻塞在了这个等待的操作上面；异步操作是可以被阻塞住的，只不过它不是在处理消息时阻塞，而是在等待消息通知时被阻塞 - 同步非阻塞形式：这个程序需要在这两种不同的行为之间来回的切换，实际上是效率低下的
- 异步非阻塞形式：效率更高，程序没有在两种不同的操作中来回切换
进程的创建
进程的创建实际上就是在内存空间中开辟出一块空间，将要执行的代码放进去
而对于通用系统（跑很多应用程序），需要有系统运行过程中创建或撤销进程的能力，主要分为4中形式创建新的进程：
1. 系统初始化（查看进程linux中用ps命令，windows中用任务管理器，前台进程负责与用户交互，后台运行的进程与用户无关，运行在后台并且只在需要时才唤醒的进程，称为守护进程，如电子邮件、web页面、新闻、打印）
2. 一个进程在运行过程中开启了子进程（如nginx开启多进程，os.fork,subprocess.Popen等）
3. 用户的交互式请求，而创建一个新进程（如用户双击暴风影音）
3. 一个批处理作业的初始化（只在大型机的批处理系统中应用）
无论哪一种，新进程的创建都是由一个已经存在的进程执行了一个用于创建进程的系统调用而创建的。
'''1. 在UNIX中该系统调用是：fork，fork会创建一个与父进程一模一样的副本，二者有相同的存储映像、同样的环境字符串和同样的打开文件（在shell解释器进程中，执行一个命令就会创建一个子进程）
2. 在windows中该系统调用是：CreateProcess，CreateProcess既处理进程的创建，也负责把正确的程序装入新进程。
关于创建子进程，UNIX和windows
1.相同的是：进程创建后，父进程和子进程有各自不同的地址空间（多道技术要求物理层面实现进程之间内存的隔离），任何一个进程的在其地址空间中的修改都不会影响到另外一个进程。
2.不同的是：在UNIX中，子进程的初始地址空间是父进程的一个副本，提示：子进程和父进程是可以有只读的共享内存区的。但是对于windows系统来说，从一开始父进程与子进程的地址空间就是不同的
'''
进程的结束
1. 正常退出（自愿，如用户点击交互式页面的叉号，或程序执行完毕调用发起系统调用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）
2. 出错退出（自愿，python a.py中a.py不存在）
3. 严重错误（非自愿，执行非法指令，如引用不存在的内存，1/0等，可以捕捉异常，try...except...）
4. 被其他进程杀死（非自愿，如kill -9）
创建进程
# Process模块介绍
'''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：
1. 需要使用关键字的方式来指定参数
2. 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：
1 group参数未使用，值始终为None
2 target表示调用对象，即子进程要执行的任务
3 args表示调用对象的位置参数元组，args=(1,2,'jason',)
4 kwargs表示调用对象的字典,kwargs={'name':'jason','age':18}
5 name为子进程的名称
# 方法介绍
1 p.start()：启动进程，并调用该子进程中的p.run()
2 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
3 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
4 p.is_alive():如果p仍然运行，返回True
5 p.join([timeout]):主线程等待p终止（强调：是主线程处于等的状态，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
# 属性介绍
1 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
2 p.name:进程的名称
3 p.pid：进程的pid
4 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)
5 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）
# 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
'''
# 第一种创建方式：
import time
from multiprocessing import Process
def f(name):
print('hello', name)
print('我是子进程')
# 介绍join方法：在所有的子进程执行完之后再执行主进程
if __name__ == '__main__':
p = Process(target=f, args=('bob',))
p.start()
time.sleep(1)
print('执行主进程的内容了')
import time
from multiprocessing import Process
def f(name):
print('hello', name)
time.sleep(1)
print('我是子进程')
if __name__ == '__main__':
p = Process(target=f, args=('bob',))
p.start()
#p.join()
print('我是父进程')
# 查看进程号
import os
from multiprocessing import Process
def f(x):
print('子进程id ：',os.getpid(),'父进程id ：',os.getppid())
return x*x
if __name__ == '__main__':
print('主进程id ：', os.getpid())
p_lst = []
for i in range(5):
p = Process(target=f, args=(i,))
p.start()
# 多个进程同时执行的时候，并不是按照执行顺序进行的
import time
from multiprocessing import Process
def f(name):
print('hello', name)
time.sleep(1)
if __name__ == '__main__':
p_lst = []
for i in range(5):
p = Process(target=f, args=('bob',))
p.start()
p_lst.append(p)
"""
windows操作系统下 创建进程一定要在main内创建
因为windows下创建进程类似于模块导入的方式
会从上往下依次执行代码
linux中则是直接将代码完整的拷贝一份
"""
# 第二种方式 类的继承
import os
from multiprocessing import Process
class MyProcess(Process):
def __init__(self,name):
super().__init__()
self.name=name
def run(self):
print(os.getpid())
print('%s 正在和女主播聊天' %self.name)
p1=MyProcess('wupeiqi')
p2=MyProcess('yuanhao')
p3=MyProcess('nezha')
p1.start() #start会自动调用run
p2.start()
# p2.run()
p3.start()
p1.join()
p2.join()
p3.join()
print('主线程')
# 进程之间数据隔离的问题：互不影响
from multiprocessing import Process
def work():
global n
n=0
print('子进程内: ',n)
if __name__ == '__main__':
n = 100
p=Process(target=work)
p.start()
print('主进程内: ',n)
进程调度
-
先来先服务调度算法：就是先存入内存中的程序先执行
"""对长作业有利，对短作业无益，因为长作业会先执行完，不会被打断，但是短作业就要等好久""" -
短作业优先调度算法：比较程序的长短，短的程序先执行
"""对短作业有利，多长作业无益""" -
时间片轮转法+多级反馈队列
''' 时间片轮转(Round Robin，RR)法的基本思路是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成比例。在时间片轮转法中，需要将CPU的处理时间分成固定大小的时间片，例如，几十毫秒至几百毫秒。如果一个进程在被调度选中之后用完了系统规定的时间片，但又未完成要求的任务，则它自行释放自己所占有的CPU而排到就绪队列的末尾，等待下一次调度。同时，进程调度程序又去调度当前就绪队列中的第一个进程。 显然，轮转法只能用来调度分配一些可以抢占的资源。这些可以抢占的资源可以随时被剥夺，而且可以将它们再分配给别的进程。CPU是可抢占资源的一种。但打印机等资源是不可抢占的。由于作业调度是对除了CPU之外的所有系统硬件资源的分配，其中包含有不可抢占资源，所以作业调度不使用轮转法。 在轮转法中，时间片长度的选取非常重要。首先，时间片长度的选择会直接影响到系统的开销和响应时间。如果时间片长度过短，则调度程序抢占处理机的次数增多。这将使进程上下文切换次数也大大增加，从而加重系统开销。反过来，如果时间片长度选择过长，例如，一个时间片能保证就绪队列中所需执行时间最长的进程能执行完毕，则轮转法变成了先来先服务法。时间片长度的选择是根据系统对响应时间的要求和就绪队列中所允许最大的进程数来确定的。 在轮转法中，加入到就绪队列的进程有3种情况： 一种是分给它的时间片用完，但进程还未完成，回到就绪队列的末尾等待下次调度去继续执行。 另一种情况是分给该进程的时间片并未用完，只是因为请求I/O或由于进程的互斥与同步关系而被阻塞。当阻塞解除之后再回到就绪队列。 第三种情况就是新创建进程进入就绪队列。 如果对这些进程区别对待，给予不同的优先级和时间片从直观上看，可以进一步改善系统服务质量和效率。例如，我们可把就绪队列按照进程到达就绪队列的类型和进程被阻塞时的阻塞原因分成不同的就绪队列，每个队列按FCFS原则排列，各队列之间的进程享有不同的优先级，但同一队列内优先级相同。这样，当一个进程在执行完它的时间片之后，或从睡眠中被唤醒以及被创建之后，将进入不同的就绪队列。 ''' ''' 前面介绍的各种用作进程调度的算法都有一定的局限性。如短进程优先的调度算法，仅照顾了短进程而忽略了长进程，而且如果并未指明进程的长度，则短进程优先和基于进程长度的抢占式调度算法都将无法使用。 而多级反馈队列调度算法则不必事先知道各种进程所需的执行时间，而且还可以满足各种类型进程的需要，因而它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。在采用多级反馈队列调度算法的系统中，调度算法的实施过程如下所述。 (1) 应设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。第一个队列的优先级最高，第二个队列次之，其余各队列的优先权逐个降低。该算法赋予各个队列中进程执行时间片的大小也各不相同，在优先权愈高的队列中，为每个进程所规定的执行时间片就愈小。例如，第二个队列的时间片要比第一个队列的时间片长一倍，……，第i+1个队列的时间片要比第i个队列的时间片长一倍。 (2) 当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一队列的末尾，按FCFS原则排队等待调度。当轮到该进程执行时，如它能在该时间片内完成，便可准备撤离系统；如果它在一个时间片结束时尚未完成，调度程序便将该进程转入第二队列的末尾，再同样地按FCFS原则等待调度执行；如果它在第二队列中运行一个时间片后仍未完成，再依次将它放入第三队列，……，如此下去，当一个长作业(进程)从第一队列依次降到第n队列后，在第n 队列便采取按时间片轮转的方式运行。 (3) 仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程运行；仅当第1～(i-1)队列均空时，才会调度第i队列中的进程运行。如果处理机正在第i队列中为某进程服务时，又有新进程进入优先权较高的队列(第1～(i-1)中的任何一个队列)，则此时新进程将抢占正在运行进程的处理机，即由调度程序把正在运行的进程放回到第i队列的末尾，把处理机分配给新到的高优先权进程。 '''
进程对象及其他方法
"""
一台计算机上面运行着很多进程，那么计算机是如何区分并管理这些进程服务端的呢？
计算机会给每一个运行的进程分配一个PID号
如何查看
windows电脑
进入cmd输入tasklist即可查看
tasklist |findstr PID查看具体的进程
mac电脑
进入终端之后输入ps aux
ps aux|grep PID查看具体的进程
"""
from multiprocessing import Process, current_process
current_process().pid # 查看当前进程的进程号
import os
os.getpid() # 查看当前进程进程号
os.getppid() # 查看当前进程的父进程进程号
p.terminate() # 杀死当前进程
# 是告诉操作系统帮你去杀死当前进程 但是需要一定的时间 而代码的运行速度极快
time.sleep(0.1)
print(p.is_alive()) # 判断当前进程是否存活
- 进程之间的数据是相互隔离的
僵尸进程与孤儿进程(了解)
# 参考博客：http://www.cnblogs.com/Anker/p/3271773.html
# 一：僵尸进程（有害）
僵尸进程：一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。详解如下
我们知道在unix/linux中，正常情况下子进程是通过父进程创建的，子进程在创建新的进程。子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程到底什么时候结束，如果子进程一结束就立刻回收其全部资源，那么在父进程内将无法获取子进程的状态信息。
因此，UNⅨ提供了一种机制可以保证父进程可以在任意时刻获取子进程结束时的状态信息：
1、在每个进程退出的时候，内核释放该进程所有的资源，包括打开的文件，占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息（包括进程号the process ID，退出状态the termination status of the process，运行时间the amount of CPU time taken by the process等）
2、直到父进程通过wait / waitpid来取时才释放. 但这样就导致了问题，如果进程不调用wait / waitpid的话，那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害，应当避免。
任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。 如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。
# 二：孤儿进程（无害）
孤儿进程：一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。
孤儿进程是没有父进程的进程，孤儿进程这个重任就落到了init进程身上，init进程就好像是一个民政局，专门负责处理孤儿进程的善后工作。每当出现一个孤儿进程的时候，内核就把孤儿进程的父进程设置为init，而init进程会循环地wait()它的已经退出的子进程。这样，当一个孤儿进程凄凉地结束了其生命周期的时候，init进程就会代表党和政府出面处理它的一切善后工作。因此孤儿进程并不会有什么危害。
我们来测试一下（创建完子进程后，主进程所在的这个脚本就退出了，当父进程先于子进程结束时，子进程会被init收养，成为孤儿进程，而非僵尸进程）
import os
import sys
import time
pid = os.getpid()
ppid = os.getppid()
print 'im father', 'pid', pid, 'ppid', ppid
pid = os.fork()
# 执行pid=os.fork()则会生成一个子进程
# 返回值pid有两种值：
# 如果返回的pid值为0，表示在子进程当中
# 如果返回的pid值>0，表示在父进程当中
if pid > 0:
print 'father died..'
sys.exit(0)
# 保证主线程退出完毕
time.sleep(1)
print 'im child', os.getpid(), os.getppid()
执行文件，输出结果：
im father pid 32515 ppid 32015
father died..
im child 32516 1
看，子进程已经被pid为1的init进程接收了，所以僵尸进程在这种情况下是不存在的，存在只有孤儿进程而已，孤儿进程声明周期结束自然会被init来销毁。
# 三：僵尸进程危害场景：
例如有个进程，它定期的产生一个子进程，这个子进程需要做的事情很少，做完它该做的事情之后就退出了，因此这个子进程的生命周期很短，但是，父进程只管生成新的子进程，至于子进程 退出之后的事情，则一概不闻不问，这样，系统运行上一段时间之后，系统中就会存在很多的僵死进程，倘若用ps命令查看的话，就会看到很多状态为Z的进程。 严格地来说，僵死进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此，当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时，答案就是把产生大 量僵死进程的那个元凶枪毙掉（也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦）。枪毙了元凶进程之后，它产生的僵死进程就变成了孤儿进 程，这些孤儿进程会被init进程接管，init进程会wait()这些孤儿进程，释放它们占用的系统进程表中的资源，这样，这些已经僵死的孤儿进程 就能瞑目而去了。
# 四：测试
# 1、产生僵尸进程的程序test.py内容如下
#coding:utf-8
from multiprocessing import Process
import time,os
def run():
print('子',os.getpid())
if __name__ == '__main__':
p=Process(target=run)
p.start()
print('主',os.getpid())
time.sleep(1000)
# 2、在unix或linux系统上执行
[root@vm172-31-0-19 ~]# python3 test.py &
[1] 18652
[root@vm172-31-0-19 ~]# 主 18652
子 18653
[root@vm172-31-0-19 ~]# ps aux |grep Z
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 18653 0.0 0.0 0 0 pts/0 Z 20:02 0:00 [python3] <defunct> # 出现僵尸进程
root 18656 0.0 0.0 112648 952 pts/0 S+ 20:02 0:00 grep --color=auto Z
[root@vm172-31-0-19 ~]# top #执行top命令发现1zombie
top - 20:03:42 up 31 min, 3 users, load average: 0.01, 0.06, 0.12
Tasks: 93 total, 2 running, 90 sleeping, 0 stopped, 1 zombie
%Cpu(s): 0.0 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 1016884 total, 97184 free, 70848 used, 848852 buff/cache
KiB Swap: 0 total, 0 free, 0 used. 782540 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
root 20 0 29788 1256 988 S 0.3 0.1 0:01.50 elfin
# 3、等待父进程正常结束后会调用wait／waitpid去回收僵尸进程，但如果父进程是一个死循环，永远不会结束，那么该僵尸进程就会一直存在，僵尸进程过多，就是有害的
解决方法一：杀死父进程
解决方法二：对开启的子进程应该记得使用join，join会回收僵尸进程
参考python2源码注释
class Process(object):
def join(self, timeout=None):
'''
Wait until child process terminates
'''
assert self._parent_pid == os.getpid(), 'can only join a child process'
assert self._popen is not None, 'can only join a started process'
res = self._popen.wait(timeout)
if res is not None:
_current_process._children.discard(self)
join方法中调用了wait，告诉系统释放僵尸进程。discard为从自己的children中剔除
解决方法三：http://blog.csdn.net/u010571844/article/details/50419798
守护进程
守护进程会随着主进程的结束而结束
from multiprocessing import Process
import time
def task(name):
print('%s总管正在活着'% name)
time.sleep(3)
print('%s总管正在死亡' % name)
if __name__ == '__main__':
p = Process(target=task,args=('egon',))
# p = Process(target=task,kwargs={'name':'egon'})
p.daemon = True # 将进程p设置成守护进程 这一句一定要放在start方法上面才有效否则会直接报错
p.start()
print('主进程结束')
- 守护进程会在主进程代码执行结束后就终止
- 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
- 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
互斥锁
多个进程操作同一份数据的时候，会出现数据错乱的问题
针对上述问题，解决方式就是加锁处理:将并发变成串行，牺牲效率保证数据的安全
from multiprocessing import Process, Lock
import json
import time
import random
# 查票
def search(i):
# 文件操作读取票数
with open('data','r',encoding='utf8') as f:
dic = json.load(f)
print('用户%s查询余票：%s'%(i, dic.get('ticket_num')))
# 字典取值不要用[]的形式 推荐使用get
# 买票 1.先查 2.再买
def buy(i):
# 先查票
with open('data','r',encoding='utf8') as f:
dic = json.load(f)
# 模拟网络延迟
time.sleep(random.randint(1,3))
# 判断当前是否有票
if dic.get('ticket_num') > 0:
# 修改数据库 买票
dic['ticket_num'] -= 1
# 写入数据库
with open('data','w',encoding='utf8') as f:
json.dump(dic,f)
print('用户%s买票成功'%i)
else:
print('用户%s买票失败'%i)
# 整合上面两个函数
def run(i, mutex):
search(i)
# 给买票环节加锁处理，一般我们将锁定义为mutex，是互斥锁的意思
# 抢锁
mutex.acquire()
buy(i) # 在买票的时候一个一个的买
# 释放锁
mutex.release()
if __name__ == '__main__':
# 在主进程中生成一把锁 让所有的子进程抢 谁先抢到谁先买票
mutex = Lock()
for i in range(1,11):
p = Process(target=run, args=(i, mutex))
p.start()
"""
除了互斥锁外，还有行锁，表锁，了解即可
注意：
1.锁不要轻易的使用，容易造成死锁现象(我们写代码一般不会用到，都是内部封装好的)
2.锁只在处理数据的部分加来保证数据安全(只在争抢数据的环节加锁处理即可)
"""
进程间的通信——IPC(Inter-Process Communication)
队列Queue模块
进程之间的通信原理很简单，就是创建一个队列，将进程产生的数据放到队列中，其他的进程再到队列中取
'''Queue([maxsize]) 创建共享的进程队列。参数 ：maxsize是队列中允许的最大项数。如果省略此参数，则无大小限制。底层队列使用管道和锁定实现。管道:subprocess stdin stdout stderr队列:相当于管道+锁队列:先进先出FIFO堆栈:先进后出FILO'''from multiprocessing import Queue# 创建一个队列q = Queue(5) # 括号内可以传数字,表示生成的队列最大可以同时存放的数据量# 往队列中存数据q.put(111)q.put(222)q.put(333)# print(q.full()) # 判断当前队列是否满了# print(q.empty()) # 判断当前队列是否空了q.put(444)q.put(555)# q.put(666) # 当队列数据放满了之后 如果还有数据要放程序会阻塞，直到有位置让出来，不会报错# 去队列中取数据v1 = q.get()v2 = q.get()v3 = q.get()v4 = q.get()v5 = q.get()# print(q.empty())# V6 = q.get_nowait() # 没有数据直接报错queue.Empty# v6 = q.get(timeout=3) # 没有数据之后原地等待三秒之后再报错try: v6 = q.get(timeout=3) print(v6)except Exception as e: print('一滴都没有了!')# v6 = q.get() # 队列中如果已经没有数据的话 get方法会原地阻塞# print(v1, v2, v3, v4, v5, v6)'''############### 一些方法介绍 #############Queue([maxsize]) 创建共享的进程队列。maxsize是队列中允许的最大项数。如果省略此参数，则无大小限制。底层队列使用管道和锁定实现。另外，还需要运行支持线程以便队列中的数据传输到底层管道中。 Queue的实例q具有以下方法：q.get( [ block [ ,timeout ] ] ) 返回q中的一个项目。如果q为空，此方法将阻塞，直到队列中有项目可用为止。block用于控制阻塞行为，默认为True. 如果设置为False，将引发Queue.Empty异常（定义在Queue模块中）。timeout是可选超时时间，用在阻塞模式中。如果在制定的时间间隔内没有项目变为可用，将引发Queue.Empty异常。q.get_nowait( ) 同q.get(False)方法。q.put(item [, block [,timeout ] ] ) 将item放入队列。如果队列已满，此方法将阻塞至有空间可用为止。block控制阻塞行为，默认为True。如果设置为False，将引发Queue.Empty异常（定义在Queue库模块中）。timeout指定在阻塞模式中等待可用空间的时间长短。超时后将引发Queue.Full异常。q.qsize() 返回队列中目前项目的正确数量。此函数的结果并不可靠，因为在返回结果和在稍后程序中使用结果之间，队列中可能添加或删除了项目。在某些系统上，此方法可能引发NotImplementedError异常。q.empty() 如果调用此方法时 q为空，返回True。如果其他进程或线程正在往队列中添加项目，结果是不可靠的。也就是说，在返回和使用结果之间，队列中可能已经加入新的项目。q.full() 如果q已满，返回为True. 由于线程的存在，结果也可能是不可靠的（参考q.empty（）方法）############### 下面的方法了解即可 #############q.close() 关闭队列，防止队列中加入更多数据。调用此方法时，后台线程将继续写入那些已入队列但尚未写入的数据，但将在此方法完成时马上关闭。如果q被垃圾收集，将自动调用此方法。关闭队列不会在队列使用者中生成任何类型的数据结束信号或异常。例如，如果某个使用者正被阻塞在get（）操作上，关闭生产者中的队列不会导致get（）方法返回错误。q.cancel_join_thread() 不会再进程退出时自动连接后台线程。这可以防止join_thread()方法阻塞。q.join_thread() 连接队列的后台线程。此方法用于在调用q.close()方法后，等待所有队列项被消耗。默认情况下，此方法由不是q的原始创建者的所有进程调用。调用q.cancel_join_thread()方法可以禁止这种行为。'''
IPC机制——实现进程之间的通信
from multiprocessing import Queue, Process
"""
1.主进程跟子进程借助于队列通信
2.子进程跟子进程借助于队列通信
"""
def producer(q):
q.put('很高兴为您服务')
def consumer(q):
print(q.get())
if __name__ == '__main__':
q = Queue()
p = Process(target=producer,args=(q,))
p1 = Process(target=consumer,args=(q,))
p.start()
p1.start()
# 下面实现复杂的通信
import os
import time
import multiprocessing
# 向queue中输入数据的函数
def inputQ(queue):
info = str(os.getpid()) + '(put):' + str(time.asctime())
queue.put(info)
# 向queue中输出数据的函数
def outputQ(queue):
info = queue.get()
print ('%s%s\033[32m%s\033[0m'%(str(os.getpid()), '(get):',info))
# Main
if __name__ == '__main__':
multiprocessing.freeze_support()
record1 = [] # store input processes
record2 = [] # store output processes
queue = multiprocessing.Queue(3)
# 输入进程
for i in range(10):
process = multiprocessing.Process(target=inputQ,args=(queue,))
process.start()
record1.append(process)
# 输出进程
for i in range(10):
process = multiprocessing.Process(target=outputQ,args=(queue,))
process.start()
record2.append(process)
for p in record1:
p.join()
for p in record2:
p.join()
生产者消费者模型
"""
在并发编程中使用生产者和消费者模式能够解决绝大多数并发问题。该模式通过平衡生产线程和消费线程的工作能力来提高程序的整体处理数据的速度。
为什么要使用生产者和消费者模式
在线程世界里，生产者就是生产数据的线程，消费者就是消费数据的线程。在多线程开发当中，如果生产者处理速度很快，而消费者处理速度很慢，那么生产者就必须等待消费者处理完，才能继续生产数据。同样的道理，如果消费者的处理能力大于生产者，那么消费者就必须等待生产者。为了解决这个问题于是引入了生产者和消费者模式。
什么是生产者消费者模式
生产者消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯，而通过阻塞队列来进行通讯，所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理，直接扔给阻塞队列，消费者不找生产者要数据，而是直接从阻塞队列里取，阻塞队列就相当于一个缓冲区，平衡了生产者和消费者的处理能力
"""
from multiprocessing import Process, Queue, JoinableQueue
import time
import random
def producer(name,food,q):
for i in range(5):
data = '%s生产了%s%s'%(name,food,i)
# 模拟延迟
time.sleep(random.randint(1,3))
print(data)
# 将数据放入 队列中
q.put(data)
def consumer(name,q):
# 消费者胃口很大 光盘行动
while True:
food = q.get() # 没有数据就会卡住
# 判断当前是否有结束的标识
# if food is None:break
time.sleep(random.randint(1,3))
print('%s吃了%s'%(name,food))
q.task_done() # 告诉队列你已经从里面取出了一个数据并且处理完毕了
if __name__ == '__main__':
# q = Queue()
q = JoinableQueue()
p1 = Process(target=producer,args=('大厨egon','包子',q))
p2 = Process(target=producer,args=('马叉虫tank','泔水',q))
c1 = Process(target=consumer,args=('春哥',q))
c2 = Process(target=consumer,args=('新哥',q))
p1.start()
p2.start()
# 将消费者设置成守护进程
c1.daemon = True
c2.daemon = True
c1.start()
c2.start()
p1.join()
p2.join()
# 等待生产者生产完毕之后 往队列中添加特定的结束符号
# q.put(None) # 肯定在所有生产者生产的数据的末尾
# q.put(None) # 肯定在所有生产者生产的数据的末尾
q.join() # 等待队列中所有的数据被取完再执行往下执行代码
"""
JoinableQueue 每当你往该队列中存入数据的时候，内部会有一个计数器+1
每当你调用task_done的时候 计数器-1
q.join() 当计数器为0的时候 才往后运行
"""
# 只要q.join执行完毕，说明消费者已经处理完数据了，消费者就没有存在的必要了
浙公网安备 33010602011771号