進(jìn)程介紹和Process

1、什么是進(jìn)程

• 一個(gè)程序運(yùn)行起來(lái)后门躯，它的代碼以及需要使用到的資源，稱之為進(jìn)程酷师，它是操作系統(tǒng)分配資源的基本單元讶凉，還是線程的容器，一個(gè)進(jìn)程中會(huì)有一個(gè)或多個(gè)線程
• 不僅是可以通過(guò)線程來(lái)完成多任務(wù)操作山孔，進(jìn)程也是可以的

2懂讯、進(jìn)程的狀態(tài)

• 工作中，任務(wù)數(shù)往往會(huì)大于CPU的核數(shù)饱须。那么肯定有一部分任務(wù)正在執(zhí)行域醇，而另外一部分任務(wù)在等待CPU的資源分配，因此就導(dǎo)致進(jìn)程會(huì)有不同的狀態(tài)
  a.就緒狀態(tài)：運(yùn)行的條件都已經(jīng)滿足蓉媳，正在等待CPU的資源分配過(guò)來(lái)
  b.執(zhí)行狀態(tài)：CPU正在執(zhí)行該進(jìn)程
  c.等待狀態(tài)：在等待某些條件滿足譬挚。例如：一個(gè)程序正在sleep，此時(shí)就是等待狀態(tài)

3酪呻、進(jìn)程减宣、線程進(jìn)行對(duì)比

• 功能
  a.進(jìn)程：能夠完成多任務(wù)；比如在一臺(tái)電腦上能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件
  b.線程：能夠完成多任務(wù)玩荠；比如一個(gè)瀏覽器可以開(kāi)多個(gè)窗口
• 定義的不同
  a.進(jìn)程：是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位
  b.線程：線程是進(jìn)程的一個(gè)實(shí)體漆腌，是CPU進(jìn)行調(diào)度和分派的基本單位。它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的單位阶冈。線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源闷尿，只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源（比如程序計(jì)數(shù)器，一組寄存器和棧）女坑，但是它可以和同屬一個(gè)進(jìn)程之間的其它線程共享該進(jìn)程所擁有的全部資源
• 區(qū)別
  a.一個(gè)程序至少有一個(gè)進(jìn)程填具，一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程
  b.線程的劃分尺度小于進(jìn)程（資源比進(jìn)程少），使得多線程程序的并發(fā)性高
  c.進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間匆骗，而該進(jìn)程的多個(gè)線程可以共享這個(gè)內(nèi)存空間劳景，從而極大提高了程序的運(yùn)行效率
  d.不同進(jìn)程之間的內(nèi)存空間是獨(dú)立的
  e.線程不能夠獨(dú)立運(yùn)行，必須依賴于進(jìn)程
• 優(yōu)缺點(diǎn)
  a.線程的執(zhí)行開(kāi)銷小碉就，但是不利于資源的管理和保護(hù)（線程之間資源共享）
  b.進(jìn)程的執(zhí)行開(kāi)銷大盟广，但是有利于資源的管理和保護(hù)（進(jìn)程之間資源不共享）

4、multiprocessing

• 官方說(shuō)明
  multiprocessing 是一個(gè)用與threading模塊相似API的支持產(chǎn)生進(jìn)程的包. multiprocessing包同時(shí)提供本地和遠(yuǎn)程并發(fā)瓮钥，使用子進(jìn)程代替線程筋量，有效避免Global Interpreter Lock帶來(lái)的影響烹吵。因此，multiprocessing模塊允許程序員充分利用機(jī)器上的多個(gè)核心毛甲。Unix 和 Windows 上都可以運(yùn)行旷偿。
• Process類
  通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)Process對(duì)象然后調(diào)用它的start()方法來(lái)生成進(jìn)程邻梆。 Process和threading.Thread 的API相同揍移。

1. Process(group, target, name, args, kwargs)：
   group：指定進(jìn)程組滑肉，大部分情況使用不到
   target：如果傳遞了函數(shù)的引用，這個(gè)子進(jìn)程就會(huì)執(zhí)行這個(gè)函數(shù)
   name：給子進(jìn)程設(shè)置名字七咧，可不設(shè)置
   args：給target指定的函數(shù)傳遞參數(shù)跃惫，tuple
   kwargs：給target指定的函數(shù)傳遞參數(shù)，dict
2. Process創(chuàng)建的實(shí)例對(duì)象的常用方法：
   start()：?jiǎn)?dòng)子進(jìn)程實(shí)例（創(chuàng)建子進(jìn)程）
   is_alive()：判斷進(jìn)程的子進(jìn)程是否還存活
   join(timeout)：是否等待子進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束艾栋，或者等待指定的秒數(shù)爆存，然后再進(jìn)行下面的代碼
   terminate()：不管任務(wù)是否完成，立刻終止子進(jìn)程
   3.Process創(chuàng)建的實(shí)例對(duì)象的常用屬性：
   name：當(dāng)前進(jìn)程的別名蝗砾，默認(rèn)為Process-N先较，N是從1開(kāi)始遞增的整數(shù)
   pid：當(dāng)前進(jìn)程的pid（進(jìn)程號(hào)），可以用os.getpid()查看

5悼粮、代碼例子

• 1闲勺、使用進(jìn)程執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)

import time
from multiprocessing import Process


def work1():
    print('喝水5秒')
    for i in range(5):
        time.sleep(1)
        print('喝水中...')


def work2():
    print('澆花4秒')
    for i in range(4):
        time.sleep(1)
        print('澆花中...')


""" 使用多進(jìn)程來(lái)執(zhí)行多任務(wù)"""

if __name__ == '__main__':  # Process在windows系統(tǒng)運(yùn)行必須在__main__中，mac則不需要
    p1 = Process(target=work1)
    p2 = Process(target=work2)
    p1.start()
    p2.start() 

• 2扣猫、Process執(zhí)行的注意事項(xiàng)
  Process在windows系統(tǒng)運(yùn)行必須在__main__塊中菜循，mac則不需要
  
  去掉__main__直接運(yùn)行
  
  
  加入__main__進(jìn)行運(yùn)行

• 3、創(chuàng)建帶參的進(jìn)程類
  方式和Thread一樣申尤，重寫__init__和run方法

from multiprocessing import Process


class MyPrecess(Process):

    def __init__(self, value):
        self.value = value
        super().__init__()

    def run(self):
        for i in range(10):
            print(F'進(jìn)程{self.name}的{self.value}在跑第{i}次')  # 獲取進(jìn)程名


if __name__ == '__main__':
     p = []
     p1 = MyPrecess(value='lzl')
     p2 = MyPrecess(value='lzl')
     p.append(p1)
     p.append(p2)
     p1.start()
     p[0].terminate()  # 終止p1
     p2.start() 

• 4癌幕、多進(jìn)程操作全局變量
  1.進(jìn)程各自擁有自己的變量，不會(huì)對(duì)全局變量有影響昧穿。比如1個(gè)主進(jìn)程中有2個(gè)子進(jìn)程勺远，那么這三個(gè)進(jìn)程都擁有自己的“全局變量”
  2.下面例子中，number會(huì)有三個(gè)值：0时鸵、500000谚中、1000000

from multiprocessing import Process

number = 0


def work1():
    for i in range(0, 1000000):
        global number
        number += 1
    print(number)


def work2():
    for i in range(0, 500000):
        global number
        number += 1
    print(number)


if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=work1)
    p2 = Process(target=work2)
    p1.start()
    p2.start()
    print(number)
    '''
    三個(gè)值：
    0
    500000
    1000000
    ''' 

• 5、多進(jìn)程操作系統(tǒng)資源
  1.文件是系統(tǒng)資源寥枝，進(jìn)程之間會(huì)共用，并會(huì)有資源競(jìng)爭(zhēng)
  2.下面的例子中磁奖，跑出來(lái)的結(jié)果中囊拜。文件中的內(nèi)容并不是1000行java、1000行python

from multiprocessing import Process


def work1():
    for i in range(0, 1000):
        with open(r"D:\python\test_09\test\test.txt", 'a') as f:
            f.write('python\n')


def work2():
    for i in range(0, 1000):
        with open(r"D:\python\test_09\test\test.txt", 'a') as f:
            f.write('java\n')


if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=work1)
    p2 = Process(target=work2)
    p1.start()
    p2.start()
    p1.join()
    p2.join() 

3.出現(xiàn)這個(gè)bug的原因比搭，類似線程對(duì)共享資源的競(jìng)爭(zhēng)冠跷，進(jìn)程函數(shù)還在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)切換了進(jìn)程資源，導(dǎo)致上一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)容還沒(méi)完全寫入到文件中蜜托。

不加鎖的結(jié)果

• 6抄囚、解決進(jìn)程之間對(duì)系統(tǒng)資源的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系
  1.使用鎖，對(duì)進(jìn)程進(jìn)行串行處理橄务。同一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行
  2.因?yàn)槭沁M(jìn)程幔托，所以鎖對(duì)象只能通過(guò)參數(shù)來(lái)傳遞給進(jìn)程所調(diào)用的函數(shù)或類
  3.使用鎖來(lái)解決上面例子的bug

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Lock


def work1(lock):
    # 操作之前加鎖
    lock.acquire()
    for i in range(0, 1000):
        with open(r"D:\python\test_09\test\test.txt", 'a') as f:
            f.write('python\n')
    # 操作結(jié)束后釋放鎖
    lock.release()


def work2(lock):
    lock.acquire()
    for i in range(0, 1000):
        with open(r"D:\python\test_09\test\test.txt", 'a') as f:
            f.write('java\n')
    lock.release()


if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()
    p1 = Process(target=work1, args=(lock,))
    p2 = Process(target=work2, args=(lock,))
    p1.start()
    p2.start()
    p1.join()
    p2.join()

加了鎖的結(jié)果

6、進(jìn)程之間的通信

• 1蜂挪、進(jìn)程之間的通信使用的也是隊(duì)列重挑，不過(guò)并不是線程所使用的隊(duì)列
  queue.Queue：進(jìn)程內(nèi)的線程之間的隊(duì)列
  multiprocess.Queue：進(jìn)程之間的隊(duì)列

• 2、multiprocess.Queue
  可以使用multiprocess.Queue來(lái)實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)的傳遞棠涮，Queue本身是一個(gè)消息隊(duì)列程序谬哀。
  注意：multiprocess.Queue需要把它的實(shí)例對(duì)象，以參數(shù)的形式傳入到各個(gè)進(jìn)程任務(wù)中（不會(huì)被復(fù)制到進(jìn)程的內(nèi)存中严肪，只是傳遞過(guò)去）史煎，否則各個(gè)進(jìn)程使用的還是各自的隊(duì)列（也就是把隊(duì)列復(fù)制到各自的內(nèi)存里了），無(wú)法形成進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)傳遞

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Queue
import os

q = Queue()  # 創(chuàng)建隊(duì)列
# 給隊(duì)列添加數(shù)據(jù)
for i in range(5):
    q.put(i)

"""如果不使用傳參的方式驳糯，那么兩個(gè)進(jìn)程之間使用的隊(duì)列是各自的隊(duì)列篇梭，不能完成通信"""


def work1(q):  # 使用同一個(gè)隊(duì)列資源
    while not q.empty():
        print(F"進(jìn)程{os.getpid()}在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù){q.get()}")


def work2(q):  # 使用同一個(gè)隊(duì)列資源
    while not q.empty():
        print(F"進(jìn)程{os.getpid()}在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù){q.get()}")


if __name__ == '__main__':
    p1 = Process(target=work1, args=(q,))
    p2 = Process(target=work2, args=(q,))
    p1.start()
    p2.start()
'''
結(jié)果：兩個(gè)進(jìn)程使用的是同個(gè)隊(duì)列的資源，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程之間的通信

進(jìn)程8380在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)0
進(jìn)程8380在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)1
進(jìn)程8380在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)2
進(jìn)程8380在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)3
進(jìn)程8380在獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)4
'''