python 07 進程和線程

多進程。

要讓Python程序實現多進程(multiprocessing),我們先了解操作系統的相關知識。

Unix/Linux操作系統提供了一個fork()系統調用,它非常特殊。普通的函數調用,調用一次,返回一次,但是fork()調用一次,返回兩次,因為操作系統自動把當前進程(稱為父進程)復制了一份(稱為子進程),然后,分別在父進程和子進程內返回。

子進程永遠返回0,而父進程返回子進程的ID。這樣做的理由是,一個父進程可以fork出很多子進程,所以,父進程要記下每個子進程的ID,而子進程只需要調用getppid()就可以拿到父進程的ID。

Python的os模塊封裝了常見的系統調用,其中就包括fork,可以在Python程序中輕松創建子進程:

multiprocessing.py

import os

print 'Process (%s) start...' % os.getpid()

pid = os.fork()

if pid==0:

print 'I am child process (%s) and my parent is %s.' % (os.getpid(), os.getppid())

else:

print 'I (%s) just created a child process (%s).' % (os.getpid(), pid)

運行結果如下:

Process (876) start...

I (876) just created a child process (877).

  1. I am child process (877) and my parent is

Pool

如果要啟動大量的子進程,可以用進程池的方式批量創建子進程:

多線程

多任務可以由多進程完成,也可以由一個進程內的多線程完成。

我們前面提到了進程是由若干線程組成的,一個進程至少有一個線程。

由于線程是操作系統直接支持的執行單元,因此,高級語言通常都內置多線程的支持,Python也不例外,并且,Python的線程是真正的Posix Thread,而不是模擬出來的線程。

Python的標準庫提供了兩個模塊:thread和threading,thread是低級模塊,threading是高級模塊,對thread進行了封裝。絕大多數情況下,我們只需要使用threading這個高級模塊。

啟動一個線程就是把一個函數傳入并創建Thread實例,然后調用start()開始執行:

多線程和多進程最大的不同在于,多進程中,同一個變量,各自有一份拷貝存在于每個進程中,互不影響,而多線程中,所有變量都由所有線程共享,所以,任何一個變量都可以被任何一個線程修改,因此,線程之間共享數據最大的危險在于多個線程同時改一個變量,把內容給改亂了。

來看看多個線程同時操作一個變量怎么把內容給改亂了:

ThreadLocal

在多線程環境下,每個線程都有自己的數據。一個線程使用自己的局部變量比使用全局變量好,因為局部變量只有線程自己能看見,不會影響其他線程,而全局變量的修改必須加鎖。

但是局部變量也有問題,就是在函數調用的時候,傳遞起來很麻煩:

分布式進程

在Thread和Process中,應當優選Process,因為Process更穩定,而且,Process可以分布到多臺機器上,而Thread最多只能分布到同一臺機器的多個CPU上。

Python的multiprocessing模塊不但支持多進程,其中managers子模塊還支持把多進程分布到多臺機器上。一個服務進程可以作為調度者,將任務分布到其他多個進程中,依靠網絡通信。由于managers模塊封裝很好,不必了解網絡通信的細節,就可以很容易地編寫分布式多進程程序。

舉個例子:如果我們已經有一個通過Queue通信的多進程程序在同一臺機器上運行,現在,由于處理任務的進程任務繁重,希望把發送任務的進程和處理任務的進程分布到兩臺機器上。怎么用分布式進程實現?

原有的Queue可以繼續使用,但是,通過managers模塊把Queue通過網絡暴露出去,就可以讓其他機器的進程訪問Queue了。

我們先看服務進程,服務進程負責啟動Queue,把Queue注冊到網絡上,然后往Queue里面寫入任務:

沒寫完

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