本篇文章为大家展示了python网络进程的作用是什么,内容简明扼要并且容易理解,绝对能使你眼前一亮,通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。
意义:充分利用计算机的资源提高程序的运行效率
定义:通过应用程序利用计算机多个核心,达到同时执行多个任务的目的
实施方案: 多进程、多线程
并行:多个计算机核心并行的同时处理多个任务
并发:内核在多个任务间不断切换,达到好像内核在同时处理多个任务的运行效果
进程:程序在计算机中运行一次的过程
程序:是一个可执行文件,是静态的,占有磁盘,不占有计算机运行资源
进程:进程是一个动态的过程描述,占有CPU内存等计算机资源的,有一定的生命周期
同一个程序的不同执行过程是不同的进程,因为分配的计算机资源等均不同
父子进程 : 系统中每一个进程(除了系统初始化进程)都有唯一的父进程,可以有0个或多个子进
程。父子进程关系便于进程管理。
CPU时间片:如果一个进程在某个时间点被计算机分配了内核,我们称为该进程在CPU时间片上。
PCB(进程控制块):存放进程消息的空间
进程ID(PID):进程在操作系统中的唯一编号,由系统自动分配
进程信息包括:进程PID,进程占有的内存位置,创建时间,创建用户. . . . . . . .
进程特征:
进程是操作系统分配计算机资源的最小单位
每一个进程都有自己单独的虚拟内存空间
进程间的执行相互独立,互不影响
进程的状态
1、三态
就绪态:进程具备执行条件,等待系统分配CPU
运行态:进程占有CPU处理器,处于运行状态
等待态:进程暂时不具备运行条件,需要阻塞等待,让出CPU
2、五态(增加新建态和终止态)
新建态:创建一个新的进程,获取资源的过程
终止态:进程结束释放资源的过程
查看进程树:pstree
查看父进程PID:ps -ajx
linux查看进程命令:ps -aux
有一列为STAT为进程的状态
D 等待态 (不可中断等待)(阻塞)
S 等待态 (可中断等待)(睡眠)
T 等待态 (暂停状态)
R 运行态 (就绪态运行态)
Z 僵尸态
+ 前台进程(能在终端显示出现象的)
< 高优先级
N 低优先级
l 有多线程的
s 会话组组长
pid = os.fork()
功能:创建一个子进程
返回值:创建成功在原有的进程中返回子进程的PID,在子进程中返回0;创建失败返回一个负数
父子进程通常会根据fork返回值的差异选择执行不同的代码(使用if结构)
import os from time import sleep pid = os.fork() if pid < 0: print("创建进程失败") #子进程执行部分 elif pid == 0: print("新进程创建成功") #父进程执行部分 else: sleep(1) print("原来的进程") print("程序执行完毕") # 新进程创建成功 # 原来的进程 # 程序执行完毕
子进程会复制父进程全部代码段(包括fork前的代码)但是子进程仅从fork的下一句开始执行
父进程不一定先执行(进程之间相互独立,互不影响)
父子进程各有自己的属性特征,比如:PID号PCB内存空间
父进程fork之前开辟的空间子进程同样拥有,但是进程之间相互独立,互不影响.
父子进程的变量域
import os from time import sleep a = 1 pid = os.fork() if pid < 0: print("创建进程失败") elif pid == 0: print("子进程") print("a = ",a) a = 10000 print("a = ",a) else: sleep(1) print("父进程") print("parent a :",a) # a = 1 # 子进程 # a = 1 # a = 10000 # 父进程 # parent a : 1
os.getpid()获取当前进程的PID号
返回值:返回PID号
os.getppid()获取父类进程的进程号
返回值:返回PID号
import os pid = os.fork() if pid < 0: print("Error") elif pid == 0: print("Child PID:", os.getpid()) # 26537 print("Get parent PID:", os.getppid()) # 26536 else: print("Get child PID:", pid) # 26537 print("Parent PID:", os.getpid()) # 26536
os._exit(status)退出进程
参数:进程的退出状态 整数
sys.exit([status])退出进程
参数:默认为0 整数则表示退出状态;符串则表示退出时打印内容
sys.exit([status])可以通过捕获SystemExit异常阻止退出
import os,sys # os._exit(0) # 退出进程 try: sys.exit("退出") except SystemExit as e: print("退出原因:",e) # 退出原因: 退出
父进程先于子进程退出,此时子进程就会变成孤儿进程
孤儿进程会被系统指定的进程收养,即系统进程会成为该孤儿进程新的父进程。孤儿进程退出时该父进程会处理退出状态
子进程先与父进程退出,父进程没有处理子进程退出状态,此时子进程成为僵尸进程
僵尸进程已经结束,但是会滞留部分PCB信息在内存,大量的僵尸会消耗系统资源,应该尽量避免
父进程处理子进程退出状态
pid, status = os.wait()
功能:在父进程中阻塞等待处理子进程的退出
返回值:pid 退出的子进程的PID号
status 子进程的退出状态
import os, sys pid = os.fork() if pid < 0: print("Error") elif pid == 0: print("Child process", os.getpid()) # Child process 27248 sys.exit(1) else: pid, status = os.wait() # 阻塞等待子进程退出 print("pid : ", pid) # pid : 27248 # 还原退出状态 print("status:", os.WEXITSTATUS(status)) # status: 1 while True: pass
创建二级子进程
父进程创建子进程等待子进程退出
子进程创建二级子进程,然后马上退出
二级子进程成为孤儿,处理具体事件
import os from time import sleep def fun1(): sleep(3) print("第一件事情") def fun2(): sleep(4) print("第二件事情") pid = os.fork() if pid < 0: print("Create process error") elif pid == 0: # 子进程 pid0 = os.fork() # 创建二级进程 if pid0 < 0: print("创建二级进程失败") elif pid0 == 0: # 二级子进程 fun2() # 做第二件事 else: # 二级进程 os._exit(0) # 二级进程退出 else: os.wait() fun1() # 做第一件事 # 第一件事情 # 第二件事情
通过信号处理子进程退出
原理: 子进程退出时会发送信号给父进程,如果父进程忽略子进程信号, 则系统就会自动处理子进程退出。
方法: 使用signal模块在父进程创建子进程前写如下语句 :
import signal
signal.signal(signal.SIGCHLD,signal.SIG_IGN)
特点 : 非阻塞,不会影响父进程运行。可以处理所有子进程退出
步骤:
需要将要做的事情封装成函数
multiprocessing.Process创建进程,并绑定函数
start启动进程
join回收进程
p = multiprocessing.Process(target, [name], [args], [kwargs])
创建进程对象
参数:
target : 要绑定的函数名
name : 给进程起的名称 (默认Process-1)
args:元组用来给target函数传参
kwargs :字典用来给target函数键值传参
p.start()
功能: 启动进程 自动运行terget绑定函数。此时进程被创建
p.join([timeout])
功能: 阻塞等待子进程退出,最后回收进程
参数: 超时时间
multiprocessing的注意事项:
使用multiprocessing创建进程子进程同样复制父进程的全部内存空间,之后有自己独立的空间,执行上互不干扰
如果不使用join回收可能会产生僵尸进程
一般父进程功能就是创建子进程回收子进程,所有事件交给子进程完成
multiprocessing创建的子进程无法使用ptint
import multiprocessing as mp from time import sleep import os a = 1 def fun(): sleep(2) print("子进程事件",os.getpid()) global a a = 10000 print("a = ",a) p = mp.Process(target = fun) # 创建进程对象 p.start() # 启动进程 sleep(3) print("这是父进程") p.join() # 回收进程 print("parent a:",a) # 子进程事件 5434 # a = 10000 # 这是父进程 # parent a: 1 Process(target)
p.name :进程名称
p.pid :对应子进程的PID号
p.is_alive():查看子进程是否在生命周期
p.daemon: 设置父子进程的退出关系
如果等于True则子进程会随父进程的退出而结束,就不用使用 join(),必须要求在start()前设置
引言:如果有大量的任务需要多进程完成,而任务周期又比较短且需要频繁创建。此时可能产生大量进程频繁创建销毁的情况,消耗计算机资源较大,这个时候就需要进程池技术
进程池的原理:创建一定数量的进程来处理事件,事件处理完进程不退出而是继续处理其他事件,直到所有事件全都处理完毕统一销毁。增加进程的重复利用,降低资源消耗。
1.创建进程池,在池内放入适当数量的进程
from multiprocessing import Pool
Pool(processes) 创建进程池对象
参数:进程数量
返回 :指定进程数量,默认根据系统自动判定
2.将事件封装函数,放入到进程池
pool.apply_async(fun,args,kwds) 将事件放入进程池执行
参数:
fun 要执行的事件函数
args 以元组为fun传参
kwds 以字典为fun传参
返回值 :返回一个事件对象 通过get()属性函数可以获取fun的返回值
3.关闭进程池
pool.close():关闭进程池,无法再加入事件
4.回收进程
pool.join():回收进程池
from multiprocessing import Pool from time import sleep,ctime pool = Pool(4) # 创建进程池 # 进程池事件 def worker(msg): sleep(2) print(msg) return ctime() # 向进程池添加执行事件 for i in range(4): msg = "Hello %d"%i # r 代表func事件的一个对象 r = pool.apply_async(func=worker,args=(msg,)) pool.close() # 关闭进程池 pool.join() # 回收进程池 # Hello 3 # Hello 2 # Hello 0 # Hello 1
由于进程间空间独立,资源无法共享,此时在进程间通信就需要专门的通信方法。
进程间通信方法 : 管道 消息队列 共享内存 信号信号量 套接字
通信原理:在内存中开辟管道空间,生成管道操作对象,多个进程使用同一个管道对象进行读写即可实现通信
from multiprocessing import Pipe
fd1, fd2 = Pipe(duplex = True)
功能:创建管道
参数:默认表示双向管道,如果为False 表示单向管道
返回值:表示管道两端的读写对象;如果是双向管道均可读写;如果是单向管道fd1只读 fd2只写
fd.recv()
功能 : 从管道获取内容
返回值:获取到的数据,当管道为空则阻塞
fd.send(data)
功能: 向管道写入内容
参数: 要写入的数据
注意:
multiprocessing中管道通信只能用于父子关系进程中
管道对象在父进程中创建,子进程通过父进程获取
from multiprocessing import Pipe, Process fd1, fd2 = Pipe() # 创建管道,默认双向管道 def fun1(): data = fd1.recv() # 从管道获取消息 print("管道2传给管道1的数据", data) inpu = "跟你说句悄悄话" fd1.send(inpu) def fun2(): fd2.send("肥水不流外人天") data = fd2.recv() print("管道1传给管道2的数据", data) p1 = Process(target=fun1) P2 = Process(target=fun2) p1.start() P2.start() p1.join() P2.join() # 管道2传给管道1的数据 肥水不流外人天 # 管道1传给管道2的数据 跟你说句悄悄话
从内存中开辟队列结构空间,多个进程可以向队列投放消息,在取出来的时候按照先进先出顺序取出
q = Queue(maxsize = 0)
创建队列对象
maxsize :默认表示系统自动分配队列空间;如果传入正整数则表示最多存放多少条消息
返回值 : 队列对象
q.put(data,[block,timeout])
向队列中存入消息
data:存放消息(python数据类型)
block:默认为True表示当前队列满的时候阻塞,设置为False则表示非阻塞
timeout:当block为True表示超时时间
返回值:返回获取的消息
q.get([block,timeout])
从队列取出消息
参数:block 设置是否阻塞 False为非阻塞;timeout 超时检测
返回值: 返回获取到的内容
q.full():判断队列是否为满
q.empty():判断队列是否为空
q.qsize():判断当前队列有多少消息
q.close():关闭队列
from multiprocessing import Process, Queue from time import sleep from random import randint # 创建消息队列 q = Queue(3) # 请求进程 def request(): for i in range(2): x = randint(0, 100) y = randint(0, 100) q.put((x, y)) # 处理进程 def handle(): while True: sleep(1) try: x, y = q.get(timeout=2) except: break else: print("%d + %d = %d" % (x, y, x + y)) p1 = Process(target=request) p2 = Process(target=handle) p1.start() p2.start() p1.join() p2.join() # 12 + 61 = 73 # 69 + 48 = 117
在内存中开辟一段空间,存储数据,对多个进程可见,每次写入共享内存中的数据会覆盖之前的内容,效率高,速度快
from multiprocessing import Value, Array
obj = Value(ctype,obj)
功能:开辟共享内存空间
参数:
ctype:字符串,要转变的c的数据类型,对比类型对照表
obj:共享内存的初始化数据
返回:共享内存对象
from multiprocessing import Process,Value import time from random import randint # 创建共享内存 money = Value('i', 5000) # 修改共享内存 def man(): for i in range(30): time.sleep(0.2) money.value += randint(1, 1000) def girl(): for i in range(30): time.sleep(0.15) money.value -= randint(100, 800) m = Process(target=man) g = Process(target=girl) m.start() g.start() m.join() g.join() print("一月余额:", money.value) # 获取共享内存值 # 一月余额: 4264
obj = Array(ctype,obj)
功能:开辟共享内存
参数:
ctype:要转化的c的类型
obj:要存入共享的数据
如果是列表将列表存入共享内存,要求数据类型一致
如果是正整数表示开辟几个数据空间
from multiprocessing import Process, Array # 创建共享内存 # shm = Array('i',[1,2,3]) # shm = Array('i',3) # 表示开辟三个空间的列表 shm = Array('c',b"hello") #字节串 def fun(): # 共享内存对象可迭代 for i in shm: print(i) shm[0] = b'H' p = Process(target=fun) p.start() p.join() for i in shm: # 子进程修改,父进程中也跟着修改 print(i) print(shm.value) # 打印字节串 b'Hello'
通信原理:给定一个数量对多个进程可见。多个进程都可以操作该数量增减,并根据数量值决定自己的行为。
from multiprocessing import Semaphore
sem = Semaphore(num)
创建信号量对象
参数 : 信号量的初始值
返回值 : 信号量对象
sem.acquire()将信号量减1 当信号量为0时阻塞
sem.release()将信号量加1
sem.get_value()获取信号量数量
from multiprocessing import Process, Semaphore sem = Semaphore(3) # 创建信号量,最多允许3个任务同时执行 def rnewu(): sem.acquire() # 每执行一次减少一个信号量 print("执行任务.....执行完成") sem.release() # 执行完成后增加信号量 for i in range(3): # 有3个人想要执行任务 p = Process(target=rnewu) p.start() p.join()
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