os.fork 函數

——參考自《Python編程金典》

??在并行執行的多個任務的應用程序中,創建新進程非常有用。例如,Apache Web服務器使用多個進程處理多個客戶請求。每個進程都是主Apache 進程的一個完全相同的拷貝,在這種情況下,有效的做法是生成主Apache進程的完全相同的拷貝。因為每個進程都執行相同的任務。

??新建進程的另一個方法是使用os.fork函數,它只在相融于POSIX的系統上可用。在Windows版本的Python中,os模塊沒有定義os.fork函數,因為windows不支持用fork新建進程。相反,Windows程序員要用多線程編程技術來完成并發任務。

一、

??下圖描述了 os.fork 函數如何新建進程。程序每次執行時,操作系統都會創建一個新進程來運行程序指令。進程還可調用 os.fork ,要求操作系統新建一個進程。“父進程”是調用 os.fork 的進程。父進程所分支(或創建)的任何進程都是“子進程”。每個進程都有一個不重復的“進程ID號”,或稱“pid”,它對進程進行標識。進程調用fork函數時,操作系統會新建一個子進程,它本質上與父進程完全相同。子進程從父進程繼承了多個值的拷貝,比如全局變量和環境變量,兩個進程唯一的區別就是fork的返回值:child(子)進程接受返回值0,而父進程接受子進程的pid作為返回值。調用fork函數后,兩個進程并發執行同一個程序,首先執行的是調用了fork之后的下一行代碼。父進程和子進程既并發執行,又相互獨立;也就是說,它們是“異步”執行的。

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可能的輸出

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??第5行將變量 processName 初始化成“parent”,將當前進程指定為父進程。第8行打印父進程的pid和processName。然后,第12行調用os.fork 函數,創建當前進程的一個副本。如果操作系統不能新建進程,os.fork 函數會引發OSError異常,第14行將退出程序;否則,操作系統會創建一個新進程。進程的兩個副本(父與子)會從子進程創建的位置繼續執行,但各自位于單獨的內存空間。
??如果程序必須在父進程和子進程中并行執行不同任務,程序可用if語句檢測fork 在每個進程中返回的值。然后,進程可根據那些if語句的結果執行恰當的任務。記住fork在新建的子進程中返回0 ;而在父進程中,fork返回子進程的pid,這必須是一個正整數。在上面的例子中,父進程執行的任務與子進程不同。如果執行進程是父進程,fork的返回值是子進程的pid。然后,進程執行父進程特有的代碼。如果執行進程是子進程,forkPID就是0,這會禁止子進程執行父進程特有的代碼,而執行子進程特有的代碼。

??注意:子進程把變量 processName 的副本變成值“child”。程序在一個進程中修改變量值,其他進程中的變量值不會改變。相反,每個進程都單獨包含一個名為 processName 的變量值。函數os.getpid返回當前正在執行的線程的pid。注意在示范輸出中,子進程的pid與父進程中的forkpid相匹配。父進程可使用子進程的pid來管理子進程。

??注意上面兩個輸出是有區別的。調用os.fork 而創建子進程之后,父進程和子進程作為異步的并發進程而單獨執行。“異步”是指它們各行其是,相互間不進行同步。“并發”是指它們可并行發生,也就是同時執行。所以,我們無法預測子進程和父進程的相對速度。

二、

??有時,父進程必須等子進程結束,才可繼續執行。例如,子進程可能執行一個計算,而父進程需要得到計算結果才能繼續。os.wait 函數可等候子進程,并在它執行完畢之后才繼續執行父進程。該函數返回包含兩個元素的一個元祖,包括已完成的子進程的pid,以及子進程的“退出狀態”。如返回狀態為0,表明子進程成功完成;正整數表明子進程終止時出錯。如果沒有子進程,os.wait函數會引發OSError異常。

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可能的結果
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??該程序創建兩個子進程,父進程在兩個子進程都執行完畢之后才會終止。每個子進程都調用time.sleep 函數,以休眠隨機秒數。調用sleep函數的目的是使子進程看起來在執行一些任務。

三、

??要指示父進程等候一個指定的子進程終止,可在父進程中使用 os.waitpid 函數。該函數只適用于UNIX兼容系統,它可等候一個指定的進程結束,然后返回一個雙元素元祖,其中包含子進程的pid以及那個進程的退出狀態。如指定的pid不存在,或者子進程在調用waitpid之前便已終止,waitpid 函數就會引發 OSError 異常。函數調用將pid 作為第一個參數傳遞,并將一個“選項”作為第二個參數傳遞。如第一個參數大于0,waitpid 會等候具有指定pid的進程。如第一個參數是-1, waitpid會等候當前進程的任何子進程,也就是具有和os.wait 函數一樣的行為。如果是正常操作,傳給 os.waitpid 的“選項” 參數應該是0 ,如將該參數設為常量 os. WHOHANG, 那么對于具有指定pid的進程,如果沒有可用的狀態信息,waitpid 函數調用就應立即返回。

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