本文以實例形式分析了Python多進程編程技術,有助于進一步Python程序設計技巧。分享給大家供大家參考。具體分析如下:
一般來說,由于Python的線程有些限制,例如多線程不能充分利用多核CPU等問題,因此在Python中我們更傾向使用多進程。但在做不阻塞的異步UI等場景,我們也會使用多線程。本篇文章主要探討Python多進程的問題。
Python在2.6引入了多進程的機制,并提供了豐富的組件及api以方便編寫并發應用。multiprocessing包的組件Process, Queue, Pipe, Lock等組件提供了與多線程類似的功能。使用這些組件,可以方便地編寫多進程并發程序。
Process
Process的使用有點像java.lang.Thread,但Thread是線程。start方法用以啟動某個進程。一個簡單的示例:
from multiprocessing import Process
import os
import time
def sleeper(name, seconds):
print "Process ID# %s" % (os.getpid())
print "Parent Process ID# %s" % (os.getppid())
print "%s will sleep for %s seconds" % (name, seconds)
time.sleep(seconds)
if __name__ == "__main__":
child_proc = Process(target=sleeper, args=('bob', 5))
child_proc.start()
print "in parent process after child process start"
print "parent process abount to join child process"
child_proc.join()
print "in parent process after child process join"
print "the parent's parent process: %s" % (os.getppid())
實例化一個Process必須要指定target和args。target是新的進程的入口方法,可以認為是main方法。args是該方法的參數列表。啟動進程類似于啟動Thread,必須要調用start方法。也可以繼承Process,覆蓋run方法,在run方法中實現該進程的邏輯。調用join方法會阻塞當前調用進程,直到被調用進程運行結束。
手工終止一個進程可以調用terminate方法,在UNIX系統中,該方法會發送SIGTERM信號量,而在windows系統中,會借助TerminateProcess方法。需要注意的是,exit處理邏輯并不會被執行,該進程的子進程不會被終止,他們只會變成孤兒進程。
Queue
Queue是多進程安全的隊列,可以使用Queue實現多進程之間的數據傳遞。put方法用以插入數據到隊列中,put方法還有兩個可選參數:blocked和timeout。如果blocked為True(默認值),并且timeout為正值,該方法會阻塞timeout指定的時間,直到該隊列有剩余的空間。如果超時,會拋出Queue.Full異常。如果blocked為False,但該Queue已滿,會立即拋出Queue.Full異常。
get方法可以從隊列讀取并且刪除一個元素。同樣,get方法有兩個可選參數:blocked和timeout。如果blocked為True(默認值),并且timeout為正值,那么在等待時間內沒有取到任何元素,會拋出Queue.Empty異常。如果blocked為False,有兩種情況存在,如果Queue有一個值可用,則立即返回該值,否則,如果隊列為空,則立即拋出Queue.Empty異常。Queue的一段示例代碼:
from multiprocessing import Process, Queue
def offer(queue):
queue.put("Hello World")
def test(queue, num):
queue.put("Hello World: " + str(num))
if __name__ == '__main__':
q = Queue()
p1 = Process(target=test, args=(q, 1))
p1.start()
p = Process(target=offer, args=(q,))
p.start()
p2 = Process(target=test, args=(q, 2))
p2.start()
p2 = Process(target=test, args=(q, 3))
p2.start()
print q.get()
print q.get()
print q.get()
print q.get()
print q.close()
輸出:
Hello World: 1
Hello World
Hello World: 2
None
Pipes
Pipe方法返回(conn1, conn2)代表一個管道的兩個端。Pipe方法有duplex參數,如果duplex參數為True(默認值),那么這個管道是全雙工模式,也就是說conn1和conn2均可收發。duplex為False,conn1只負責接受消息,conn2只負責發送消息。
send和recv方法分別是發送和接受消息的方法。例如,在全雙工模式下,可以調用conn1.send發送消息,conn1.recv接收消息。如果沒有消息可接收,recv方法會一直阻塞。如果管道已經被關閉,那么recv方法會拋出EOFError。
from multiprocessing import Process, Pipe
def send(conn):
conn.send("Hello World")
conn.close()
if __name__ == '__main__':
parent_conn, child_conn = Pipe()
p = Process(target=send, args=(child_conn,))
p.start()
print parent_conn.recv()
同步
multiprocessing包提供了Condition, Event, Lock, RLock, Semaphore等組件可用于同步。下面是使用Lock的一個示例:
from multiprocessing import Process, Lock
def l(lock, num):
lock.acquire()
print "Hello Num: %s" % (num)
lock.release()
if __name__ == '__main__':
lock = Lock()
for num in range(20):
Process(target=l, args=(lock, num)).start()
總結
以上是Python multiprocessing庫的簡單介紹和實例,熟悉Java多線程開發的同學是不是覺得很熟悉,和java的Concurrency API很像,不過javaConcurrency是處理多線程的而已,我們可以直接按照以前Java多線程的經驗用這些API。
感興趣的朋友可以測試運行本文實例以加深理解。相信本文所述對大家Python程序設計的學習有一定的借鑒價值。
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