python 多进程使用 multiprocessing 模块实现。关键类和函数包括:process(代表进程)、pool(管理进程和任务分配)、queue(进程间数据传递)、lock(共享资源同步)和 barrier(进程阻塞)。实现基于 fork 系统调用,创建一个子进程并封装在 process 类中。用法:创建进程对象(process)、启动进程(start())、等待进程完成(join())、获取结果(result 属性)。示例:使用进程池并行执行 worker 函数,并将结果返回到列表
Python 多进程实现
Python 多进程是通过 multiprocessing 模块来实现的。该模块提供了以下关键类和函数:
- Process: 代表一个独立的进程。
- Pool: 管理一组进程并分发任务。
- Queue: 用于在进程之间传递数据。
- Lock: 用于同步对共享资源的访问。
- Barrier: 用于阻塞进程,直到所有进程都达到某个点。
实现原理
Python 多进程的实现基于 fork 系统调用。fork 会创建一个子进程,该子进程与父进程具有相同的内存空间和资源。然后子进程可以调用 exec 等函数来执行不同的代码。
在 Python 中,Process 类封装了 fork 调用。当创建一个 Process 对象时,fork 就会被调用,创建一个子进程。子进程继承了父进程的内存空间和资源,但它具有自己的进程 ID 和独立的执行流。
如何使用
- 创建进程: 使用 Process 类创建进程对象,并指定要执行的函数。
- 启动进程: 调用 start() 方法启动进程。这会调用 fork 并开始执行进程。
- 等待进程完成: 调用 join() 方法等待进程完成。
- 获取进程结果: 进程完成时,可以使用 result 属性获取其返回值。
示例
import multiprocessing
def worker(number):
"""Worker function to be executed by each process."""
print(f"Process {number} is running")
return number * 2
if __name__ == "__main__":
# 创建一个包含 4 个进程的进程池
pool = multiprocessing.Pool(processes=4)
# 创建一个列表,其中包含要处理的数字
numbers = [1, 2, 3, 4]
# 将 worker 函数映射到 numbers 列表上的每个数字
results = pool.map(worker, numbers)
# 关闭进程池,等待所有进程完成
pool.close()
pool.join()
print(results) # 输出 [2, 4, 6, 8]
在这个示例中,worker 函数被分配给进程池中的每个进程。进程并行执行 worker 函数,并返回一个包含结果的列表。
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