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學(xué)無(wú)先后，達(dá)者為師

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Python語(yǔ)法學(xué)習(xí)之進(jìn)程的創(chuàng)建與常用方法詳解_python

作者：渴望力量的哈士奇 ? 更新時(shí)間： 2022-06-10 編程語(yǔ)言

該章節(jié)我們來(lái)學(xué)習(xí)一下在 Python 中去創(chuàng)建并使用多進(jìn)程的方法，通過(guò)學(xué)習(xí)該章節(jié)，我們將可以通過(guò)創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程來(lái)幫助我們提高腳本執(zhí)行的效率。可以認(rèn)為縮短腳本執(zhí)行的時(shí)間，就是提高執(zhí)行我們腳本的效率。接下來(lái)讓我們都看一下今天的章節(jié)知識(shí)點(diǎn)都有哪些？

進(jìn)程的創(chuàng)建模塊 - multiprocessing

創(chuàng)建進(jìn)程函數(shù) - Process

函數(shù)名 介紹 參數(shù) 返回值
Process 創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程 target, args 進(jìn)程對(duì)象

Process功能介紹：實(shí)例化一個(gè)對(duì)象；它需要傳入兩個(gè)參數(shù) target 與 args：target 是一個(gè)函數(shù)，args 是對(duì)應(yīng)一個(gè)函數(shù)的參數(shù)(args參數(shù)是一個(gè)元組)。其實(shí)我們可以這樣去理解，在一個(gè)腳本中創(chuàng)建子進(jìn)程，目的是為了讓它執(zhí)行我們腳本中的某個(gè)函數(shù)。換句話講，我們將腳本中的某一個(gè)函數(shù)單獨(dú)的啟用一個(gè)進(jìn)程去執(zhí)行。

我們說(shuō)過(guò)進(jìn)程之間互不干擾，可以同時(shí)執(zhí)行。所以我們可以認(rèn)為主進(jìn)程中的程序和子進(jìn)程的函數(shù)是相互不干擾的，聽(tīng)起來(lái)可能很難理解，一會(huì)兒下文我們進(jìn)行一個(gè)案例的小練習(xí)，一遍幫助大家去更好的理解其中的含義。

進(jìn)程的常用方法

函數(shù)名 介紹 參數(shù) 返回值
start 執(zhí)行進(jìn)程 無(wú) 無(wú)
join 阻塞進(jìn)程 無(wú) 無(wú)
kill 殺死進(jìn)程 無(wú) 無(wú)
is_alive 判斷進(jìn)程是否存活 無(wú) bool
  • start 函數(shù)：通過(guò)調(diào)用它，可以直接啟動(dòng)我們創(chuàng)建的進(jìn)程。它會(huì)馬上執(zhí)行我們進(jìn)程中傳入的函數(shù)，start 函數(shù)沒(méi)有任何參數(shù)，也沒(méi)有返回值。
  • join 函數(shù)：我們說(shuō)過(guò)，主進(jìn)程和子進(jìn)程的程序會(huì)同時(shí)運(yùn)行，互不影響。這樣就會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，有可能是 子進(jìn)程 先執(zhí)行完它的業(yè)務(wù)，也有可能是 主進(jìn)程 先執(zhí)行完它的業(yè)務(wù)邏輯。如果有的時(shí)候我們必須要先執(zhí)行完 子進(jìn)程的業(yè)務(wù) 再執(zhí)行 主進(jìn)程的業(yè)務(wù) 。則通過(guò)調(diào)用 join 函數(shù)，在這一函數(shù)下面執(zhí)行的主進(jìn)程業(yè)務(wù)要等待子進(jìn)程完成之后才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。我們將 join 這樣的函數(shù)叫做 等待/阻塞函數(shù)。join 函數(shù)沒(méi)有任何參數(shù)，也沒(méi)有返回值。
  • kill 函數(shù)：如果我們?cè)趫?zhí)行子進(jìn)程的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不需要這個(gè)子進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行了，就可以使用 kill 函數(shù)殺死當(dāng)前的這個(gè)子進(jìn)程，殺死的這個(gè)子進(jìn)程不會(huì)在執(zhí)行子進(jìn)程中函數(shù)的業(yè)務(wù)邏輯。kill 函數(shù)沒(méi)有任何參數(shù)，也沒(méi)有返回值。
  • is_alive 函數(shù)：通過(guò)調(diào)用這個(gè)函數(shù)可以判斷當(dāng)前的進(jìn)程是否是存活狀態(tài)，它返回一個(gè) bool 值。True 表示當(dāng)前進(jìn)程還在，程序還在繼續(xù)執(zhí)行；如果是 False 則代表當(dāng)前進(jìn)程已經(jīng)結(jié)束了

start 函數(shù)

演示案例：

  • 我們先定義兩個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)，每個(gè)函數(shù)定義兩個(gè)簡(jiǎn)單的 for 循環(huán)。
  • 每執(zhí)行一次循環(huán)，休眠一秒的時(shí)間。
  • 在兩次循環(huán)的開(kāi)始定義一個(gè)實(shí)例化時(shí)間對(duì)象，用以計(jì)算兩次循環(huán)的時(shí)間間隔。
  • 同時(shí)，獲取腳本執(zhí)行的進(jìn)程號(hào); 看看是一個(gè)怎樣的結(jié)果。
# coding:utf-8


import time
import os


def work_for_first():

    for i in range(5):
        print('\'work_for_first\' 函數(shù)的循環(huán)值：%s', '進(jìn)程號(hào)為：%s' % i, os.getpid())	# os.getpid() 為獲取進(jìn)程號(hào)函數(shù)
        time.sleep(1)


def work_for_second():
    for i in range(5):
        print('\'work_for_second\' 函數(shù)的循環(huán)值：%s',  '進(jìn)程號(hào)為：%s' % i, os.getpid())
        time.sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()    # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 之前的時(shí)間戳
    work_for_first()
    work_for_second()
    end_time = time.time() - start_time     # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 結(jié)束的時(shí)間戳
    print('耗時(shí)時(shí)間為：{}, 進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(end_time, os.getpid()))  # 獲取耗時(shí)與進(jìn)程號(hào)

執(zhí)行結(jié)果如下圖：

OKK！接下來(lái)進(jìn)入我們今天要學(xué)習(xí)的主題。

將 work_for_first() 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程去執(zhí)行。

# coding:utf-8


import time
import os
import multiprocessing


def work_for_first():

    for i in range(5):
        print('\'work_for_first\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


def work_for_second():
    for i in range(5):
        print('\'work_for_second\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()    # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 之前的時(shí)間戳
    work_for_first_process = multiprocessing.Process(target=work_for_first)     # 因?yàn)槲覀儌魅氲暮瘮?shù)沒(méi)有參數(shù)所以 args 可以不寫(xiě)
    work_for_first_process.start()
    work_for_second()
    end_time = time.time() - start_time     # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 結(jié)束的時(shí)間戳
    print('耗時(shí)時(shí)間為：{}, 進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(end_time, os.getpid()))  # 獲取耗時(shí)與進(jìn)程號(hào)

執(zhí)行結(jié)果如下圖：

因?yàn)槲覀冡槍?duì) work_for_first() 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程去執(zhí)行，所以我們的耗時(shí)變?yōu)榱?5秒。那么如果我們將 work_for_second() 函數(shù)也創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程去執(zhí)行，耗時(shí)又會(huì)是多少呢？我們接著往下看。

# coding:utf-8


import time
import os
import multiprocessing


def work_for_first():

    for i in range(5):
        print('\'work_for_first\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


def work_for_second():
    for i in range(5):
        print('\'work_for_second\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()    # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 之前的時(shí)間戳
    work_for_first_process = multiprocessing.Process(target=work_for_first)     # 因?yàn)槲覀儌魅氲暮瘮?shù)沒(méi)有參數(shù)所以 args 可以不寫(xiě)
    work_for_first_process.start()

    work_for_second_process = multiprocessing.Process(target=work_for_second)
    work_for_second_process.start()
    end_time = time.time() - start_time     # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 結(jié)束的時(shí)間戳
    print('耗時(shí)時(shí)間為：{}, 進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(end_time, os.getpid()))  # 獲取耗時(shí)與進(jìn)程號(hào)

執(zhí)行結(jié)果如下圖：

PS：從腳本中執(zhí)行入口的 main 函數(shù)可以看出 work_for_first() 函數(shù) 與 work_for_second() 函數(shù) 分別都由各自的子進(jìn)程來(lái)執(zhí)行，主進(jìn)程實(shí)際執(zhí)行的 只有 23行、29行、30行代碼，所以從耗時(shí)來(lái)看，主進(jìn)程實(shí)際上只執(zhí)行了 0.026 秒。

這里再思考一個(gè)問(wèn)題，如果是每一個(gè)子進(jìn)程都單獨(dú)的通過(guò) .start 去啟動(dòng)，那么在子進(jìn)程很多的情況下，啟動(dòng)的確實(shí)會(huì)有一些慢了。這個(gè)時(shí)候我們就可以通過(guò) for 循環(huán)的方式去啟動(dòng)子進(jìn)程。方式如下：

    for sun_process in (work_for_first_process, work_for_second_process):
        sun_process.start()

join 函數(shù)

同樣的也會(huì)存在著這樣一種情況，我們希望子進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束之后再去執(zhí)行我們的主進(jìn)程，這時(shí)候我們就會(huì)使用到 join 函數(shù) 。

這里我們就利用上文的 進(jìn)程 for循環(huán)同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)子進(jìn)程，然后我們?cè)僭谙乱粋€(gè) for循環(huán) 執(zhí)行 join 函數(shù)，我們看看會(huì)發(fā)生什么。

# coding:utf-8


import time
import os
import multiprocessing


def work_for_first():

    for i in range(5):
        print('\'work_for_first\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


def work_for_second():
    for i in range(5):
        print('\'work_for_second\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()    # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 之前的時(shí)間戳
    work_for_first_process = multiprocessing.Process(target=work_for_first)     # 因?yàn)槲覀儌魅氲暮瘮?shù)沒(méi)有參數(shù)所以 args 可以不寫(xiě)
    # work_for_first_process.start()

    work_for_second_process = multiprocessing.Process(target=work_for_second)
    # work_for_second_process.start()

    for sun_process in (work_for_first_process, work_for_second_process):
        sun_process.start()

    for sun_process in (work_for_first_process, work_for_second_process):
        sun_process.join()

    end_time = time.time() - start_time     # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 結(jié)束的時(shí)間戳
    print('耗時(shí)時(shí)間為：{}, 進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(end_time, os.getpid()))  # 獲取耗時(shí)與進(jìn)程號(hào)

執(zhí)行結(jié)果如下圖：

kill 函數(shù) 與 is_alive 函數(shù)

接下來(lái)我們?cè)賴L試一個(gè)場(chǎng)景，利用 for 循環(huán)，我們同時(shí)啟動(dòng) work_for_first() 函數(shù) 與 work_for_second() 函數(shù) 的子進(jìn)程。然后我們?cè)僭诹硪粋€(gè) for 循環(huán)中，將 work_for_second() 函數(shù) 的子進(jìn)程 kill 掉，然后判斷兩個(gè)子進(jìn)程的存活狀態(tài)。

示例腳本如下：

# coding:utf-8


import time
import os
import multiprocessing


def work_for_first():

    for i in range(5):
        print('\'work_for_first\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


def work_for_second():
    for i in range(5):
        print('\'work_for_second\' 函數(shù)的循環(huán)值：{}，進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(i, os.getpid()))
        time.sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    start_time = time.time()    # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 之前的時(shí)間戳
    work_for_first_process = multiprocessing.Process(target=work_for_first)     # 因?yàn)槲覀儌魅氲暮瘮?shù)沒(méi)有參數(shù)所以 args 可以不寫(xiě)
    # work_for_first_process.start()

    work_for_second_process = multiprocessing.Process(target=work_for_second)
    # work_for_second_process.start()

    for sun_process in (work_for_first_process, work_for_second_process):
        sun_process.start()
        time.sleep(1)   # 休眠一秒是為了 work_for_second_process 子進(jìn)程 至少能夠運(yùn)行一次


    for sun_process in (work_for_first_process, work_for_second_process):
        work_for_second_process.kill()
        if work_for_first_process.is_alive():
            print('\'work_for_first_process\' 子進(jìn)程當(dāng)前存活狀態(tài)為：True')
        elif not work_for_second_process.is_alive():
            print('\'work_for_second_process\' 子進(jìn)程當(dāng)前存活狀態(tài)為：False')

        sun_process.join()

    end_time = time.time() - start_time     # 獲取執(zhí)行 循環(huán) 結(jié)束的時(shí)間戳
    print('耗時(shí)時(shí)間為：{}, 進(jìn)程號(hào)為：{}'.format(end_time, os.getpid()))  # 獲取耗時(shí)與進(jìn)程號(hào)

運(yùn)行結(jié)果如下：

進(jìn)程的相關(guān)問(wèn)題

通過(guò)學(xué)習(xí)多進(jìn)程的創(chuàng)建、啟動(dòng)，我們可以充分的體會(huì)到進(jìn)程給我們帶來(lái)的好處。它可以使我們的腳本程序執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行縮短，從而提高工作效率。

然而多進(jìn)程也有一些問(wèn)題：

  • 通過(guò)進(jìn)程模塊執(zhí)行的函數(shù)無(wú)法獲取返回值，即便這個(gè)函數(shù)擁有 return 關(guān)鍵字也無(wú)法獲取到，這也是我們進(jìn)程的弊端。
  • 多個(gè)進(jìn)程同時(shí)修改文件可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
  • 進(jìn)程數(shù)量太多可能會(huì)造成資源不足、甚至死機(jī)等情況。

關(guān)于進(jìn)程的這些問(wèn)題，其實(shí)也并不是不能解決。在后續(xù)更新的 進(jìn)程間的通信 、進(jìn)程池與進(jìn)程鎖 的章節(jié)我們?cè)龠M(jìn)行詳細(xì)的介紹。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_42250835/article/details/124030773

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