python多进程编程(二)

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进程同步(锁)

进程之间数据不共享,但是共享同一套文件系统,所以访问同一个文件,或同一个打印终端,是没有问题的,

而共享带来的是竞争,竞争带来的结果就是错乱,如何控制,就是加锁处理

part1:多个进程共享同一打印终端

并发运行,效率高,但竞争同一打印终端,带来了打印错乱

加锁:由并发变成了串行,牺牲了运行效率,但避免了竞争

加锁可以保证多个进程修改同一块数据时,同一时间只能有一个任务可以进行修改,即串行的修改,没错,速度是慢了,但牺牲了速度却保证了数据安全。

虽然可以用文件共享数据实现进程间通信,但问题是:

1.效率低(共享数据基于文件,而文件是硬盘上的数据)

2.需要自己加锁处理

因此我们最好找寻一种解决方案能够兼顾:1、效率高(多个进程共享一块内存的数据)2、帮我们处理好锁问题。这就是mutiprocessing模块为我们提供的基于消息的IPC通信机制:队列和管道。

队列和管道都是将数据存放于内存中

队列又是基于(管道+锁)实现的,可以让我们从复杂的锁问题中解脱出来,

我们应该尽量避免使用共享数据,尽可能使用消息传递和队列,避免处理复杂的同步和锁问题,而且在进程数目增多时,往往可以获得更好的可获展性。

队列(推荐使用)

进程彼此之间互相隔离,要实现进程间通信(IPC),multiprocessing模块支持两种形式:队列和管道,这两种方式都是使用消息传递的

创建队列的类(底层就是以管道和锁定的方式实现):

Queue([maxsize]):创建共享的进程队列,Queue是多进程安全的队列,可以使用Queue实现多进程之间的数据传递。

maxsize是队列中允许最大项数,省略则无大小限制。

主要方法:

应用:

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。

基于队列实现生产者消费者模型

生产者消费者模型总结

程序中有两类角色

一类负责生产数据(生产者)

一类负责处理数据(消费者)

引入生产者消费者模型为了解决的问题是:

平衡生产者与消费者之间的工作能力,从而提高程序整体处理数据的速度

如何实现:

生产者队列消费者

生产者消费者模型实现类程序的解耦和

此时的问题是主进程永远不会结束,原因是:生产者p在生产完后就结束了,但是消费者c在取空了q之后,则一直处于死循环中且卡在q.get()这一步。

解决方式无非是让生产者在生产完毕后,往队列中再发一个结束信号,这样消费者在接收到结束信号后就可以break出死循环

其实我们的思路无非是发送结束信号而已,有另外一种队列提供了这种机制

JoinableQueue([maxsize]):这就像是一个Queue对象,但队列允许项目的使用者通知生成者项目已经被成功处理。通知进程是使用共享的信号和条件变量来实现的。

参数介绍:

maxsize是队列中允许最大项数,省略则无大小限制。

方法介绍:

JoinableQueue的实例p除了与Queue对象相同的方法之外还具有:

q.task_done():使用者使用此方法发出信号,表示q.get()的返回项目已经被处理。如果调用此方法的次数大于从队列中删除项目的数量,将引发ValueError异常

q.join():生产者调用此方法进行阻塞,直到队列中所有的项目均被处理。阻塞将持续到队列中的每个项目均调用q.task_done()方法为止

管道

进程间通信(IPC)方式二:管道(不推荐使用,了解即可)

介绍

基于管道实现进程间通信(与队列的方式是类似的,队列就是管道加锁实现的)

进程池

在利用Python进行系统管理的时候,特别是同时操作多个文件目录,或者远程控制多台主机,并行操作可以节约大量的时间。多进程是实现并发的手段之一,需要注意的问题是:

很明显需要并发执行的任务通常要远大于核数

一个操作系统不可能无限开启进程,通常有几个核就开几个进程

进程开启过多,效率反而会下降(开启进程是需要占用系统资源的,而且开启多余核数目的进程也无法做到并行)

例如当被操作对象数目不大时,可以直接利用multiprocessing中的Process动态成生多个进程,十几个还好,但如果是上百个,上千个。。。手动的去限制进程数量却又太过繁琐,此时可以发挥进程池的功效。

我们就可以通过维护一个进程池来控制进程数目,比如httpd的进程模式,规定最小进程数和最大进程数...

创建进程池的类:如果指定numprocess为3,则进程池会从无到有创建三个进程,然后自始至终使用这三个进程去执行所有任务,不会开启其他进程

主要方法:

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20180608G07U5A00?refer=cp_1026
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