进程和程序的区别
编写完毕的代码，在没有运行的时候，称之为程序
正在运行着的代码，就成为进程
进程，除了包含代码以外，还有需要运行的环境等，所以和程序是有区别的
进程的创建方法
创建进程之一fork( )
Python的os模块封装了常见的系统调用，其中就包括fork，可以在Python程序中轻松创建子进程
import os
# 注意，fork函数，只在Unix/Linux/Mac上运行，windows不可以
pid = os.fork() #调用os中fork方法，创建子进程
if pid == 0:
print('哈哈1')
else:
print('哈哈2')
非常值得注意的就是fork()的返回值。
- 子进程永远返回0，而父进程返回子进程的ID。
- 程序执行到os.fork()时，操作系统会创建一个新的进程（子进程），然后复制父进程的所有信息到子进程中
- 然后父进程和子进程都会从fork()函数中得到一个返回值，在子进程中这个值一定是0，而父进程中是子进程的 id号
创建进程之二
在上面我们在写代码块的时候，加了一句话，fork()在windows上是没有的，那有的小伙伴就会很疑问的说：那我在windows上就不能编写多进程的程序了吗?当然不是，由于Python是跨平台的，自然也应该提供一个跨平台的多进程支持。multiprocessing模块就是跨平台版本的多进程模块。
multiprocessing模块提供了一个Process类来代表一个进程对象
from multiprocessing import Process
import time
class c_process(Process):
def __init__(self):
super().__init__()
def run(self):
# time.sleep(3)
for i in range(5):
time.sleep(1)
print("hah")
p = c_process()
p.start()
p.join()
print("我是父进程")
"""
Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])
target：表示这个进程实例所调用对象；
args：表示调用对象的位置参数元组；
kwargs：表示调用对象的关键字参数字典；
name：为当前进程实例的别名；
group：大多数情况下用不到；
Process类常用方法：
is_alive()：判断进程实例是否还在执行；
join([timeout])：是否等待进程实例执行结束，或等待多少秒；
start()：启动进程实例（创建子进程）；
run()：如果没有给定target参数，对这个对象调用start()方法时，就将执行对象中的run()方法；
terminate()：不管任务是否完成，立即终止；
Process类常用属性：
name：当前进程实例别名，默认为Process-N，N为从1开始递增的整数；
pid：当前进程实例的PID值；
"""
直观方法
#coding=utf-8
from multiprocessing import Process
import os
# 子进程要执行的代码
def run_proc(name):
print('子进程运行中，name= %s ,pid=%d...' % (name, os.getpid()))
if __name__=='__main__':
print('父进程 %d.' % os.getpid())
p = Process(target=run_proc, args=('test',))
print('子进程将要执行')
p.start()
p.join()
print('子进程已结束')
Selection_01.png
在实际开发中，我们一般不会用fork,因为它不支持windows哈哈。
需要注意
- 创建子进程时，只需要传入一个执行函数和函数的参数，创建一个Process实例，用start()方法启动，这样创建进程比fork()还要简单。
- join()方法可以等待子进程结束后再继续往下运行，通常用于进程间的同步。
实例
#coding=utf-8
from multiprocessing import Process
import time
import os
#两个子进程将会调用的两个方法
def worker_1(interval):
print("worker_1,父进程(%s),当前进程(%s)"%(os.getppid(),os.getpid()))
t_start = time.time()
time.sleep(interval) #程序将会被挂起interval秒
t_end = time.time()
print("worker_1,执行时间为'%0.2f'秒"%(t_end - t_start))
def worker_2(interval):
print("worker_2,父进程(%s),当前进程(%s)"%(os.getppid(),os.getpid()))
t_start = time.time()
time.sleep(interval)
t_end = time.time()
print("worker_2,执行时间为'%0.2f'秒"%(t_end - t_start))
#输出当前程序的ID
print("进程ID：%s"%os.getpid())
#创建两个进程对象，target指向这个进程对象要执行的对象名称，
#args后面的元组中，是要传递给worker_1方法的参数，
#因为worker_1方法就一个interval参数，这里传递一个整数2给它，
#如果不指定name参数，默认的进程对象名称为Process-N，N为一个递增的整数
p1=Process(target=worker_1,args=(2,))
p2=Process(target=worker_2,name=“lawang",args=(1,))
#使用"进程对象名称.start()"来创建并执行一个子进程，
#这两个进程对象在start后，就会分别去执行worker_1和worker_2方法中的内容
p1.start()
p2.start()
#同时父进程仍然往下执行，如果p2进程还在执行，将会返回True
print("p2.is_alive=%s"%p2.is_alive())
#输出p1和p2进程的别名和pid
print("p1.name=%s"%p1.name)
print("p1.pid=%s"%p1.pid)
print("p2.name=%s"%p2.name)
print("p2.pid=%s"%p2.pid)
#join括号中不携带参数，表示父进程在这个位置要等待p1进程执行完成后，
#再继续执行下面的语句，一般用于进程间的数据同步，如果不写这一句，
#下面的is_alive判断将会是True，在shell（cmd）里面调用这个程序时
#可以完整的看到这个过程，大家可以尝试着将下面的这条语句改成p1.join(1)，
#因为p2需要2秒以上才可能执行完成，父进程等待1秒很可能不能让p1完全执行完成，
#所以下面的print会输出True，即p1仍然在执行
p1.join()
print("p1.is_alive=%s"%p1.is_alive())
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进程的创建之三
创建新的进程还能够使用类的方式，可以自定义一个类，继承Process类，每次实例化这个类的时候，就等同于实例化一个进程对象
from multiprocessing import Process
import time
import os
#继承Process类
class Process_Class(Process):
#因为Process类本身也有__init__方法，这个子类相当于重写了这个方法，
#但这样就会带来一个问题，我们并没有完全的初始化一个Process类，所以就不能使用从这个类继承的一些方法和属性，
#最好的方法就是将继承类本身传递给Process.__init__方法，完成这些初始化操作
def __init__(self,interval):
Process.__init__(self)
self.interval = interval
#重写了Process类的run()方法
def run(self):
print("子进程(%s) 开始执行，父进程为（%s）"%(os.getpid(),os.getppid()))
t_start = time.time()
time.sleep(self.interval)
t_stop = time.time()
print("(%s)执行结束，耗时%0.2f秒"%(os.getpid(),t_stop-t_start))
if __name__=="__main__":
t_start = time.time()
print("当前程序进程(%s)"%os.getpid())
p1 = Process_Class(2)
#对一个不包含target属性的Process类执行start()方法，就会运行这个类中的run()方法，所以这里会执行p1.run()
p1.start()
p1.join()
t_stop = time.time()
print("(%s)执行结束，耗时%0.2f"%(os.getpid(),t_stop-t_start))
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进程的创建之四
进程池，我们理解字面意思，就是存放进程的池子，可以为我们动态生成很多个进程。
当需要创建的子进程数量不多时，可以直接利用multiprocessing中的Process动态成生多个进程，但如果是上百甚至上千个目标，手动的去创建进程的工作量巨大，此时就可以用到multiprocessing模块提供的Pool方法。
当然，虽然池子很大，也是可以指定容量的。
初始化Pool时，可以指定一个最大进程数，当有新的请求提交到Pool中时，如果池还没有满，那么就会创建一个新的进程用来执行该请求；但如果池中的进程数已经达到指定的最大值，那么该请求就会等待，直到池中有进程结束，才会创建新的进程来执行
实例
from multiprocessing import Pool
import os,time,random
def worker(msg):
t_start = time.time()
print("%s开始执行,进程号为%d"%(msg,os.getpid()))
#random.random()随机生成0~1之间的浮点数
time.sleep(random.random()*2)
t_stop = time.time()
print(msg,"执行完毕，耗时%0.2f"%(t_stop-t_start))
po=Pool(3) #定义一个进程池，最大进程数3
for i in range(0,10):
#Pool.apply_async(要调用的目标,(传递给目标的参数元祖,))
#每次循环将会用空闲出来的子进程去调用目标
po.apply_async(worker,(i,))
print("----start----")
po.close() #关闭进程池，关闭后po不再接收新的请求
po.join() #等待po中所有子进程执行完成，必须放在close语句之后
print("-----end-----")
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multiprocessing.Pool常用函数解析：
- apply_async(func[, args[, kwds]]) ：使用非阻塞方式调用func（并行执行，堵塞方式必须等待上一个进程退出才能执行下一个进程），args为传递给func的参数列表，kwds为传递给func的关键字参数列表；
- apply(func[, args[, kwds]])：使用阻塞方式调用func
- close()：关闭Pool，使其不再接受新的任务；
- terminate()：不管任务是否完成，立即终止；
- join()：主进程阻塞，等待子进程的退出， 必须在close或terminate之后使用；
apply阻塞式
from multiprocessing import Pool
import os,time,random
def worker(msg):
t_start = time.time()
print("%s开始执行,进程号为%d"%(msg,os.getpid()))
#random.random()随机生成0~1之间的浮点数
time.sleep(random.random()*2)
t_stop = time.time()
print(msg,"执行完毕，耗时%0.2f"%(t_stop-t_start))
po=Pool(3) #定义一个进程池，最大进程数3
for i in range(0,10):
po.apply(worker,(i,))
print("----start----")
po.close() #关闭进程池，关闭后po不再接收新的请求
po.join() #等待po中所有子进程执行完成，必须放在close语句之后
print("-----end-----")
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查看进程ID
在这里我们会用到连个方法来实现，一个是getpid()和getppid()，前者获取当前进程的ID后者获取父进程的ID
import os
rpid = os.fork()
if rpid<0:
print("fork调用失败。")
elif rpid == 0:
print("我是子进程（%s），我的父进程是（%s）"%(os.getpid(),os.getppid()))
else:
print("我是父进程（%s），我的子进程是（%s）"%(os.getpid(),rpid))
print("父子进程都可以执行这里的代码")
在运行完成上面的代码后我们会看一个很有意思的结果：
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红线所示，源代码中的print语句执行了两句，这个也印证了我们在上面所说的:程序执行到os.fork()时，操作系统会创建一个新的进程（子进程），然后复制父进程的所有信息到子进程中所以，会出现上面红线所示的效果
多进程修改全局变量
虽然我们使用os.fork()开始了子进程，并且复制父进程的信息到子进程中，也执行，但是当父进程中修改变量时，子进程不受影响
import os
import time
num = 0
pid = os.fork()
if pid == 0:
time.sleep(1)
print("执行子进程",num)
else:
time.sleep(3)
num+=1
print('父进程',num)
# 通过返回结果可以看出，在父进程中修改的num，并没有影响全局变量
# 即：多进程中，每个进程中所有数据（包括全局变量）都各有拥有一份，互不影响
多次fork()问题
如果在一个程序，有2次的fork函数调用，是否就会有3个进程呢？
#coding=utf-8
import os
import time
# 注意，fork函数，只在Unix/Linux/Mac上运行，windows不可以
pid = os.fork()
if pid == 0:
print('哈哈1')
else:
print('哈哈2')
pid = os.fork()
if pid == 0:
print('哈哈3')
else:
print('哈哈4')
time.sleep(1)
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在此要特别注意的是：**父进程、子进程执行顺序没有规律，完全取决于操作系统的调度算法 **
进程之间的通信 Queue
Process之间有时需要通信，操作系统提供了很多机制来实现进程间的通信。
#coding=utf-8
from multiprocessing import Queue
q=Queue(3) #初始化一个Queue对象，最多可接收三条put消息
q.put("消息1")
q.put("消息2")
print(q.full()) #False
q.put("消息3")
print(q.full()) #True
#因为消息列队已满下面的try都会抛出异常，第一个try会等待2秒后再抛出异常，第二个Try会立刻抛出异常
try:
q.put("消息4",True,2)
except:
print("消息列队已满，现有消息数量:%s"%q.qsize())
try:
q.put_nowait("消息4")
except:
print("消息列队已满，现有消息数量:%s"%q.qsize())
#推荐的方式，先判断消息列队是否已满，再写入
if not q.full():
q.put_nowait("消息4")
#读取消息时，先判断消息列队是否为空，再读取
if not q.empty():
for i in range(q.qsize()):
print(q.get_nowait())
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理解之方法
初始化Queue()对象时（例如：q=Queue()），若括号中没有指定最大可接收的消息数量，或数量为负值，那么就代表可接受的消息数量没有上限（直到内存的尽头）；
* Queue.qsize()：返回当前队列包含的消息数量；
- Queue.empty()：如果队列为空，返回True，反之False ；
- Queue.full()：如果队列满了，返回True,反之False；
- Queue.get([block[, timeout]])：获取队列中的一条消息，然后将其从列队中移除，block默认值为True；
1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果为空，此时程序将被阻塞（停在读取状态），直到从消息列队读到消息为止，如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没读取到任何消息，则抛出"Queue.Empty"异常；
2）如果block值为False，消息列队如果为空，则会立刻抛出"Queue.Empty"异常；
* Queue.get_nowait()：相当Queue.get(False)；
* Queue.put(item,[block[, timeout]])：将item消息写入队列，block默认值为True；
1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果已经没有空间可写入，此时程序将被阻塞（停在写入状态），直到从消息列队腾出空间为止，如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没空间，则抛出"Queue.Full"异常；
2）如果block值为False，消息列队如果没有空间可写入，则会立刻抛出"Queue.Full"异常；
- Queue.put_nowait(item)：相当Queue.put(item, False)；
进程池中的Queue
如果要使用Pool创建进程，就需要使用multiprocessing.Manager()中的Queue()，而不是multiprocessing.Queue()，否则会得到一条如下的错误信息：
RuntimeError: Queue objects should only be shared between processes through inheritance.
from multiprocessing import Manager,Pool
import os,time,random
def reader(q):
print("reader启动(%s),父进程为(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))
for i in range(q.qsize()):
print("reader从Queue获取到消息：%s"%q.get(True))
def writer(q):
print("writer启动(%s),父进程为(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))
for i in "lawang":
q.put(i)
if __name__=="__main__":
print("(%s) start"%os.getpid())
q=Manager().Queue() #使用Manager中的Queue来初始化
po=Pool()
#使用阻塞模式创建进程，这样就不需要在reader中使用死循环了，可以让writer完全执行完成后，再用reader去读取
po.apply(writer,(q,))
po.apply(reader,(q,))
po.close()
po.join()
print("(%s) End"%os.getpid())
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