Python多進(jìn)程與服務(wù)器并發(fā)原理及用法實(shí)例分析

本文實(shí)例分析了Python多進(jìn)程與服務(wù)器并發(fā)原理及用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

進(jìn)程

什么是進(jìn)程

進(jìn)程：正在進(jìn)行的一個(gè)過程或者說一個(gè)任務(wù)。而負(fù)責(zé)執(zhí)行任務(wù)則是cpu。

進(jìn)程與程序的區(qū)別

程序僅僅只是一堆代碼而已，而進(jìn)程指的是程序的運(yùn)行過程。

并發(fā)與并行

無論是并行還是并發(fā)，在用戶看來都是'同時(shí)'運(yùn)行的，不管是進(jìn)程還是線程，都只是一個(gè)任務(wù)而已，真是干活的是cpu，cpu來做這些任務(wù)，而一個(gè)cpu同一時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)

一 并發(fā)：是偽并行，即看起來是同時(shí)運(yùn)行。單個(gè)cpu+多道技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)并發(fā)，（并行也屬于并發(fā)）

二 并行：同時(shí)運(yùn)行，只有具備多個(gè)cpu才能實(shí)現(xiàn)并行

單核下，可以利用多道技術(shù)，多個(gè)核，每個(gè)核也都可以利用多道技術(shù)（多道技術(shù)是針對(duì)單核而言的）

有四個(gè)核，六個(gè)任務(wù)，這樣同一時(shí)間有四個(gè)任務(wù)被執(zhí)行，假設(shè)分別被分配給了cpu1，cpu2，cpu3，cpu4，

一旦任務(wù)1遇到I/O就被迫中斷執(zhí)行，此時(shí)任務(wù)5就拿到cpu1的時(shí)間片去執(zhí)行，這就是單核下的多道技術(shù)

而一旦任務(wù)1的I/O結(jié)束了，操作系統(tǒng)會(huì)重新調(diào)用它(需知進(jìn)程的調(diào)度、分配給哪個(gè)cpu運(yùn)行，由操作系統(tǒng)說了算)，可能被分配給四個(gè)cpu中的任意一個(gè)去執(zhí)行

同步與異步

同步執(zhí)行：一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行某個(gè)任務(wù)時(shí)，另外一個(gè)進(jìn)程必須等待其執(zhí)行完畢，才能繼續(xù)執(zhí)行

異步執(zhí)行：一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行某個(gè)任務(wù)時(shí)，另外一個(gè)進(jìn)程無需等待其執(zhí)行完畢，就可以繼續(xù)執(zhí)行，當(dāng)有消息返回時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通知后者進(jìn)行處理，這樣可以提高執(zhí)行效率

舉個(gè)例子，打電話時(shí)就是同步通信，發(fā)短息時(shí)就是異步通信。

進(jìn)程的創(chuàng)建

但凡是硬件，都需要有操作系統(tǒng)去管理，只要有操作系統(tǒng)，就有進(jìn)程的概念，就需要有創(chuàng)建進(jìn)程的方式，一些操作系統(tǒng)只為一個(gè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，比如微波爐中的控制器，一旦啟動(dòng)微波爐，所有的進(jìn)程都已經(jīng)存在。

而對(duì)于通用系統(tǒng)（跑很多應(yīng)用程序），需要有系統(tǒng)運(yùn)行過程中創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程的能力，主要分為4中形式創(chuàng)建新的進(jìn)程

1. 系統(tǒng)初始化（查看進(jìn)程linux中用ps命令，windows中用任務(wù)管理器，前臺(tái)進(jìn)程負(fù)責(zé)與用戶交互，后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程與用戶無關(guān)，運(yùn)行在后臺(tái)并且只在需要時(shí)才喚醒的進(jìn)程，稱為守護(hù)進(jìn)程，如電子郵件、web頁面、新聞、打?。?/p>

2. 一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過程中開啟了子進(jìn)程（如nginx開啟多進(jìn)程，os.fork,subprocess.Popen等）

3. 用戶的交互式請(qǐng)求，而創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程（如用戶雙擊暴風(fēng)影音）

4. 一個(gè)批處理作業(yè)的初始化（只在大型機(jī)的批處理系統(tǒng)中應(yīng)用）

無論哪一種，新進(jìn)程的創(chuàng)建都是由一個(gè)已經(jīng)存在的進(jìn)程執(zhí)行了一個(gè)用于創(chuàng)建進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用而創(chuàng)建的：

1. 在UNIX中該系統(tǒng)調(diào)用是：fork，fork會(huì)創(chuàng)建一個(gè)與父進(jìn)程一模一樣的副本，二者有相同的存儲(chǔ)映像、同樣的環(huán)境字符串和同樣的打開文件（在shell解釋器進(jìn)程中，執(zhí)行一個(gè)命令就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程）

2. 在windows中該系統(tǒng)調(diào)用是：CreateProcess，CreateProcess既處理進(jìn)程的創(chuàng)建，也負(fù)責(zé)把正確的程序裝入新進(jìn)程。

關(guān)于創(chuàng)建的子進(jìn)程，UNIX和windows

1.相同的是：進(jìn)程創(chuàng)建后，父進(jìn)程和子進(jìn)程有各自不同的地址空間（多道技術(shù)要求物理層面實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間內(nèi)存的隔離），任何一個(gè)進(jìn)程的在其地址空間中的修改都不會(huì)影響到另外一個(gè)進(jìn)程。

2.不同的是：在UNIX中，子進(jìn)程的初始地址空間是父進(jìn)程的一個(gè)副本，提示：子進(jìn)程和父進(jìn)程是可以有只讀的共享內(nèi)存區(qū)的。但是對(duì)于windows系統(tǒng)來說，從一開始父進(jìn)程與子進(jìn)程的地址空間就是不同的。

進(jìn)程的終止

1. 正常退出（自愿，如用戶點(diǎn)擊交互式頁面的叉號(hào)，或程序執(zhí)行完畢調(diào)用發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用正常退出，在linux中用exit，在windows中用ExitProcess）

2. 出錯(cuò)退出（自愿，python a.py中a.py不存在）

3. 嚴(yán)重錯(cuò)誤（非自愿，執(zhí)行非法指令，如引用不存在的內(nèi)存，1/0等，可以捕捉異常，try...except...）

4. 被其他進(jìn)程殺死（非自愿，如kill -9）

一個(gè)進(jìn)程由三種狀態(tài)

重點(diǎn)來了

python并發(fā)編程之多進(jìn)程

multiprocessing模塊介紹

python中的多線程無法利用多核優(yōu)勢(shì)，如果想要充分地使用多核CPU的資源（os.cpu_count()查看），在python中大部分情況需要使用多進(jìn)程。Python提供了非常好用的多進(jìn)程包multiprocessing。

multiprocessing模塊用來開啟子進(jìn)程，并在子進(jìn)程中執(zhí)行我們定制的任務(wù)（比如函數(shù)），該模塊與多線程模塊threading的編程接口類似。

multiprocessing模塊的功能眾多：支持子進(jìn)程、通信和共享數(shù)據(jù)、執(zhí)行不同形式的同步，提供了Process、Queue、Pipe、Lock等組件。

需要再次強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是：與線程不同，進(jìn)程沒有任何共享狀態(tài)，進(jìn)程修改的數(shù)據(jù)，改動(dòng)僅限于該進(jìn)程內(nèi)

Process類的介紹

創(chuàng)建進(jìn)程的類：

Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，由該類實(shí)例化得到的對(duì)象，表示一個(gè)子進(jìn)程中的任務(wù)（尚未啟動(dòng)）

強(qiáng)調(diào)：

1. 需要使用關(guān)鍵字的方式來指定參數(shù)
2. args指定的為傳給target函數(shù)的位置參數(shù)，是一個(gè)元組形式，必須有逗號(hào)

• group參數(shù)未使用，值始終為None
• target表示調(diào)用對(duì)象，即子進(jìn)程要執(zhí)行的任務(wù)
• args表示調(diào)用對(duì)象的位置參數(shù)元組，args=(1,2,'egon',)
• kwargs表示調(diào)用對(duì)象的字典,kwargs={'name':'egon','age':18}
• name為子進(jìn)程的名稱

p.daemon：默認(rèn)值為False，如果設(shè)為True，代表p為后臺(tái)運(yùn)行的守護(hù)進(jìn)程，當(dāng)p的父進(jìn)程終止時(shí)，p也隨之終止，并且設(shè)定為True后，p不能創(chuàng)建自己的新進(jìn)程，必須在p.start()之前設(shè)置

p.name:進(jìn)程的名稱

p.pid：進(jìn)程的pid

p.exitcode:進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)為None、如果為–N，表示被信號(hào)N結(jié)束(了解即可)

p.authkey:進(jìn)程的身份驗(yàn)證鍵,默認(rèn)是由os.urandom()隨機(jī)生成的32字符的字符串。這個(gè)鍵的用途是為涉及網(wǎng)絡(luò)連接的底層進(jìn)程間通信提供安全性，這類連接只有在具有相同的身份驗(yàn)證鍵時(shí)才能成功（了解即可）

開啟子進(jìn)程

import time
import random
from multiprocessing import Process
def piao(name):
  print('%s piaoing' %name)
  time.sleep(random.randrange(1,5))
  print('%s piao end' %name)
p1=Process(target=piao,args=('egon',)) #必須加,號(hào)
p2=Process(target=piao,args=('alex',))
p3=Process(target=piao,args=('wupeqi',))
p4=Process(target=piao,args=('yuanhao',))
p1.start()
p2.start()
p3.start()
p4.start()
print('主線程')

開啟子進(jìn)程2

import time
import random
from multiprocessing import Process
class Piao(Process):
  def __init__(self,name):
    super().__init__()
    self.name=name
  def run(self):
    print('%s piaoing' %self.name)
    time.sleep(random.randrange(1,5))
    print('%s piao end' %self.name)
p1=Piao('egon')
p2=Piao('alex')
p3=Piao('wupeiqi')
p4=Piao('yuanhao')
p1.start() #start會(huì)自動(dòng)調(diào)用run
p2.start()
p3.start()
p4.start()
print('主進(jìn)程')

socket服務(wù)器并發(fā)

from socket import *
from multiprocessing import Process
server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen(5)
def talk(conn,client_addr):
  while True:
    try:
      msg=conn.recv(1024)
      if not msg:break
      conn.send(msg.upper())
    except Exception:
      break
if __name__ == '__main__': #windows下start進(jìn)程一定要寫到這下面
  while True:
    conn,client_addr=server.accept()
    p=Process(target=talk,args=(conn,client_addr))
    p.start()

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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。