20 - 進程

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📄目錄

1 進程介紹

1.1 含義

含義：是操作系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎

一個正在運行的程序或者軟件就是一個進程

程序跑起來就成了進程

❗注意：進程中可以建立多個線程，多進程也可以完成多任務

1.2 進程的狀態

1. 就緒狀態：運行的條件都已經滿足，正在等待CPU執行

2. 執行狀態：CPU正在執行其功能

3. 等待（阻塞）狀態：等待某些條件滿足，如一個程序休s

xxxxxxxxxx
import time
print("我是Bearbelly")   # 程序開始，處於執行狀態
sex = input("輸入性別")   # 光標閃動，等待用戶輸入，處於等待狀態
print(sex)              # 執行狀態
time.sleep(1)           # 延時1秒，等待（阻塞狀態）

2 進程語法結構

👉🏻 multiprocessing模塊提供了Process類代表進程對象

2.1 Process類參數

1. target：執行的目標任務名，即子進程要執行的任務

2. args：以元組的形式傳參

3. kwargs：以字典的形式傳參

2.2 常用的屬性

1. name：當前進程的別名（默認Process-N）

2. pid：當前進程的進程編號

xxxxxxxxxx
from multiprocessing import Process
import os   # 模塊用於獲取主進程的編號
def sing():
    # os.getpid()：可以用於獲取當前進程編號
    # os.getppid()：獲取當前父進程編號（ppid: parent pid）
    print(f"sing子進程編號：{os.getpid()}, 父進程編號：{os.getppid()}") # 父進程的pid就是py文件主進程的pid
    print('Antonio is singing.')
def dance():
    print(f"dance子進程編號：{os.getpid()}, 父進程編號：{os.getppid()}")
    print('Victoria is danceing.')
if __name__ == '__main__':
    # 1. 創建子進程
    p1 = Process(target=sing)         # 普通創建形式
    p2 = Process(target=dance)
    # p1 = Process(target=sing, name = 'sing')    # 4a. 修改進程名的第一種方式：同時指定進程名
    # p2 = Process(target=dance, name = 'dance')
    # 2. 開啟子進程
    p1.start()
    p1.join()
    p2.start()
    p2.join()
    # 4b. 修改子進程名的第二種方式
    p1.name = "First Process"
    p2.name = "Second Process"
    # 3. 訪問name屬性
    print("p1:", p1.name)
    print("p2:", p2.name)
    # 5. 查看子進程的進程編號
    print("p1.pid:", p1.pid)
    print("p2.pid:", p2.pid)
    # 6. 查看主進程的進程編號
    print(f"主進程pid：{os.getpid()}, 主進程的父進程pid：{os.getppid()}")
    # 主進程pid和子進程的父進程pid一樣，兩者是一樣東西
    # 主進程的父進程pid就是pycharm軟件的進程編號
        # Windows：cmd命令提示符窗口輸入tasklist可以查看電腦裡面進程的命令
        # Ctrl + F 查找
        # pycharm64軟件進程編號就是主進程的父編程編號

輸出結果：

xxxxxxxxxx
sing子進程編號：11280, 父進程編號：11278
Antonio is singing.
dance子進程編號：11281, 父進程編號：11278
Victoria is danceing.
p1: First Process
p2: Second Process
p1.pid: 11280
p2.pid: 11281
主進程pid：11278, 主進程的父進程pid：9988

2.3 常用的方法

1. start()：開始子進程

2. is_alive()：判斷子進程是否還活着，存活返回True，死亡返回False

3. join()：主進程等待子進程執行結束

xxxxxxxxxx
from multiprocessing import Process
def eat(food):
    print(f"I am eating {food}.")
def drink(beverage):
    print(f"I am drinking {beverage}.")
if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=eat, args=('vegetable',))   # 元組傳參，只有一個變量時，一定要加逗號
    p2 = Process(target=drink, args=('beer',))
    p1.start()
    p1.join()
    # 加了join，主進程處於等待狀態
    p2.start()
    print(f"p1存活狀態：{p1.is_alive()}")
    # 有join，p1子進程結束後才運行後面的代碼，所以子進程已經死掉，返回False
    print(f"p2存活狀態：{p2.is_alive()}")
# 寫在主進程中判斷存活狀態的時候需要加入join()阻塞一下

輸出結果：

xxxxxxxxxx
I am eating vegetable.
p1存活狀態：False
p2存活狀態：True
I am drinking beer.

2.4 進程間不共享全局變量

xxxxxxxxxx
from multiprocessing import Process
import time
li = []
def wdata(n):
    for i in range(n):
        li.append(i)
        time.sleep(0.2)
    print("寫入的數據是：", li)
def rdata():
    print("讀取的數據是：", li)
# 為什麼要有if __name__？
# 1. 防止別人導入文件的時候執行main裡面的方法
# 2. 防止windows系統遞歸創建子進程
if __name__ == "__main__":
    p1 = Process(target=wdata, args=(5,))
    p2 = Process(target=rdata)
    p1.start()
    p1.join()
    p2.start()
    # 讀取的數據永遠是空的
    # 原因：進程不共享全局變量

輸出結果：

xxxxxxxxxx
寫入的數據是： [0, 1, 2, 3, 4]
讀取的數據是： []

3 進程間的通信

1. q.put()：放入數據

2. q.get()：取出數據

3. q.empty()：判斷隊列是否為空

4. q.qsize()：返回當前隊列包含的消息數量（似乎在mac上無法用）

5. q.full()：判斷隊列是否滿了

xxxxxxxxxx
# 初始化一個隊列對象
from multiprocessing import Queue
q = Queue(3)    # 最多可以接收3條消息，沒寫或者是負值就代表沒有上限，直至內存的盡頭
q.put("You are stupid.")
q.put("You are dreaming")
print(f"信息數量滿了沒有：{q.full()}")
q.put("You are losing.")
# q.put("You have losed.")  # 最多接收3條，就不能再輸入第4條
# print(q.qsize())  # 似乎在mac上無法用
print(q.get())  # 獲取隊列的一條消息，然後將其從隊列中移除
print(q.get())
print(q.empty())    # 還有一條數據，返回False
print(q.get())
print(q.empty())    # 沒有數據了，返回True

輸出結果：

xxxxxxxxxx
信息數量滿了沒有：False
You are stupid.
You are dreaming
False
You are losing.
True

案例：

xxxxxxxxxx
from multiprocessing import Process, Queue
import time
li = ["Victoria", "Antonio", "Billy", "Paul", "Anne"]
def wdata(q1):
    for name in li:
        print(f"寫入: {name}")
        q1.put(name)
        time.sleep(0.3)
    q1.put(None)  # 結束信號
def rdata(q2):
    while True:
        item = q2.get()
        if item is None:
            break
        print(f"讀取: {item}")
    print("結束")
if __name__ == "__main__":
    queue = Queue()
    p1 = Process(target=wdata, args=(queue,))
    p2 = Process(target=rdata, args=(queue,))
    p1.start()
    p2.start()
    p1.join()
    p2.join()

輸出結果：

xxxxxxxxxx
寫入: Victoria
讀取: Victoria
寫入: Antonio
讀取: Antonio
寫入: Billy
讀取: Billy
寫入: Paul
讀取: Paul
寫入: Anne
讀取: Anne
結束

4 進程池（Process Pool）

案例：

xxxxxxxxxx
from multiprocessing import Pool
import time, os

def task(task_id):
    print("子進程編號：{}，工作在任務{}上開始".format(os.getpid(), task_id))
    time.sleep(2)
    print("子進程編號：{}，工作在任務{}上結束".format(os.getpid(), task_id))

if __name__ == "__main__":
    print("程序開始")
    # 創建進程池
    pool = Pool()
    # Pool(processes=N)中的N，為手動控制同時運行的進程數目，可以填上合適數字
    # 如果是pool = Pool()，就是默認同時運行進程數
    for i in range(20):
        # apply：以阻塞的形式調用func函數
        pool.apply_async(task, args=(i,))
    # for循環可以換成：
    # pool.map_async(task, range(20))
    pool.close()    # 關閉進程池
    pool.join()     # 等待子進程執行完畢
    print("程序結束")

輸出結果：

xxxxxxxxxx
程序開始
子進程編號：12557，工作在任務0上開始
子進程編號：12554，工作在任務1上開始
子進程編號：12556，工作在任務2上開始
子進程編號：12560，工作在任務3上開始
子進程編號：12558，工作在任務4上開始
子進程編號：12561，工作在任務5上開始
子進程編號：12555，工作在任務6上開始
子進程編號：12559，工作在任務7上開始
子進程編號：12557，工作在任務0上結束
子進程編號：12557，工作在任務8上開始
子進程編號：12554，工作在任務1上結束
子進程編號：12554，工作在任務9上開始
子進程編號：12556，工作在任務2上結束
子進程編號：12556，工作在任務10上開始
子進程編號：12558，工作在任務4上結束
子進程編號：12560，工作在任務3上結束
子進程編號：12560，工作在任務11上開始
子進程編號：12558，工作在任務12上開始
子進程編號：12561，工作在任務5上結束
子進程編號：12561，工作在任務13上開始
子進程編號：12555，工作在任務6上結束
子進程編號：12559，工作在任務7上結束
子進程編號：12555，工作在任務14上開始
子進程編號：12559，工作在任務15上開始
子進程編號：12554，工作在任務9上結束
子進程編號：12557，工作在任務8上結束
子進程編號：12557，工作在任務16上開始
子進程編號：12554，工作在任務17上開始
子進程編號：12556，工作在任務10上結束
子進程編號：12556，工作在任務18上開始
子進程編號：12559，工作在任務15上結束
子進程編號：12559，工作在任務19上開始
子進程編號：12558，工作在任務12上結束
子進程編號：12561，工作在任務13上結束
子進程編號：12555，工作在任務14上結束
子進程編號：12560，工作在任務11上結束
子進程編號：12557，工作在任務16上結束
子進程編號：12554，工作在任務17上結束
子進程編號：12556，工作在任務18上結束
子進程編號：12559，工作在任務19上結束
程序結束

導航連結：