Python-多进程
Posted JerryZao
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python-多进程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1、多进程：
由于Python的GIL，多线程未必是CPU密集型程序的最好选择。
多进程可以完全独立的进程环境中运行程序，可以充分的利用多处理器。
但是进程本身的隔离带来的数据不共享也是一个问题，而且线程比进程轻量级。
2、multiprocessing：
Process类遵循了Thread类的API
测试：开启三个进程，计算一个CPU密集型程序。
1 import multiprocessing 2 import datetime 3 4 # 次函数是一个CPU 密集型，所以，多线程和单线程 分别计算5 次， 计算是一样的效果，至少4分钟左右 5 def calc(i): 6 sum = 0 7 for _ in range(100000000): 8 sum += 1 9 print(i, sum) 10 11 if __name__ == ‘__main__‘: 12 start = datetime.datetime.now() 13 14 ps = [] 15 for i in range(3):# 启动三个进程。 16 p = multiprocessing.Process(target=calc, args=(i,), name=‘cac={}‘.format(i)) 17 ps.append(p) 18 p.start() # 分别启动三个进程。 19 for p in ps: 20 p.join() # 当前主进程 的主线程等待所有的子进程结束后，再退出。 21 22 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds() 23 print(delta) 24 print(‘end---‘)
1 1 100000000 2 0 100000000 3 2 100000000 4 10.221419 5 end---
测试：同时CPU 密集型 ，单线程，执行3次：
1 import multiprocessing 2 import datetime 3 import logging 4 5 6 logging.basicConfig(level=logging.INFO, format=‘%(thread)s %(message)s‘) 7 start = datetime.datetime.now() 8 def calc(i): 9 sum = 0 10 for _ in range(100000000): 11 sum += 1 12 print(i, sum) 13 14 calc(0) 15 calc(1) 16 calc(2) 17 18 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds() 19 logging.info(delta)
1 0 100000000 2 1 100000000 3 6088 23.520346 4 2 100000000
测试：同上CPU 密集型，多线程，执行；
1 import multiprocessing 2 import datetime 3 import logging 4 import threading 5 # 次函数是一个CPU 密集型，所以，多线程和单线程 分别计算5 次， 计算是一样的效果，至少4分钟左右 6 7 logging.basicConfig(level=logging.INFO, format=‘%(thread)s %(message)s‘) 8 start = datetime.datetime.now() 9 def calc(i): 10 sum = 0 11 for _ in range(100000000): 12 sum += 1 13 print(i, sum) 14 15 t1 = threading.Thread(target=calc, args=(1,)) 16 t2 = threading.Thread(target=calc, args=(2,)) 17 t3 = threading.Thread(target=calc, args=(3,)) 18 19 t1.start() 20 t2.start() 21 t3.start() 22 t1.join() 23 t2.join() 24 t3.join() 25 26 27 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds() 28 logging.info(delta)
2 100000000 3 100000000 9908 22.107265 1 100000000
总结：
1、可以看到：CPU密集型，多线程和单线程执行的时间是差不多的，也就是说，由于GIL（全局解释器锁，进程锁）的存在，导致，即便是多线程，也是串行执行
2、可以看到，多进程执行，时间要很短，而且充分利用CPU资源，每个进程调度到一个CPU上，但是并没有绑定。但是如果绑定的话，就分别在自己的绑定的CPU上运行，此外CPU绑定，是为了利用cpu缓存。
3、注意的一点，多进程代码一定要在 __name__ == ‘__main__‘ 中执行。
线程是没有如下属性或方法：
| 名称 | 说明 |
| pid | 进程ID |
| exitcode | 进程的退出状态 |
| terminate() | 终止指定的进程 |
3、进程间同步：（不怎么用，不过注意，方法，类相同，但是来自不同的模块下，线程是线程的，进程是进程的）
Python在进程间同步提供了和线程同步一样的类，使用的方法一样，使用的效果也类似。
不过，进程间代价要高于线程间，而且 底层实现是不同的，只不过Python屏蔽了这些不同之处，让用户简单使用多进程。
multiprocessing 还提供共享内存，服务器进程来共享数据，还提供了用于 进程间通讯的Queue队列，Pipe管道
通信方式不同：
1、多进程就是启动多个解释器进程，进程间通信必须序列化，反序列化
2、数据的线程安全性问题
如果 每个进程中没有实现多线程，GIL 可以说没什么用了
注：
queue模块是给线程用的，但是进程的Queue是multiprocessing提供的，一般不用，是本机使用
进程和进程之间通信：使用第三方Queue，如：kfakfa，而且基本都是网络通信（进程间通讯）
多进程，就是多解释器进程
进程间通讯：一般都要序列话，反序列化。
进程间通讯的锁：分布式锁， zookeper
4、进程池举例：
multiprocessing.Pool 是进程池类
| 名称 | 说明 |
| apply(self,func,args=(),kwds={}) | 阻塞执行，导致主进程执行其他子进程就像一个执行 |
|
apply_async(self,func, args=(),kwds={}, callback=None, error_callback=None) |
与apply方法用法一致，非阻塞异步执行，得到结果后执行回调 |
| cose（） | 关闭池，池不能再接受新的任务 |
| terminate() | 结束工作进程，不再处理未处理的任务 |
| join() | 主进程阻塞等待子进程的退出，join方法要在close或terminate之后使用 |
测试：进程池的使用 apply_async
1 import multiprocessing 2 import datetime 3 import logging 4 import threading 5 # 次函数是一个CPU 密集型，所以，多线程和单线程 分别计算5 次， 计算是一样的效果，至少4分钟左右 6 start = datetime.datetime.now() 7 8 def calc(i): 9 sum = 0 10 for _ in range(100000000): 11 sum += 1 12 print(i, sum) 13 14 if __name__ == ‘__main__‘: 15 16 17 ps = [] 18 19 pool = multiprocessing.Pool(3) 20 for i in range(3): 21 pool.apply_async(calc, args=(i,)) 22 pool.close() 23 pool.join() 24 25 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds() 26 print(delta) 27 print(‘end---‘)
2 100000000
10.15358
end---
总结：
可以看出，利用进程池得出的结果和上面的结果差不多的。
有个前提要注意：
首先测试的电脑是4核心cpu，处理三个进程不会出现不够用，如果处理的进程如果大于CPU 核心数，就会出现等待，
但是这样，利用进程池，可以有效的使用有限资源，剩余的资源可以做别的事，但是，像上面的情况，就会出现明显的资源抢占，资源不够用。
所以，一般推荐使用线程池。
测试：进程池的使用 apply，可以看到，一个一个执行完，没有多进程优势存在
1 import multiprocessing 2 import datetime 3 import logging 4 import threading 5 # 次函数是一个CPU 密集型，所以，多线程和单线程 分别计算5 次， 计算是一样的效果，至少4分钟左右 6 start = datetime.datetime.now() 7 8 def calc(i): 9 sum = 0 10 for _ in range(100000000): 11 sum += 1 12 print(i, sum) 13 14 if __name__ == ‘__main__‘: 15 16 17 ps = [] 18 19 pool = multiprocessing.Pool(3) 20 for i in range(3): 21 pool.apply(calc, args=(i,)) 22 pool.close() 23 pool.join() 24 25 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds() 26 print(delta) 27 print(‘end---‘)
0 100000000
1 100000000
2 100000000
22.069262
end---
测试：回调
1 import multiprocessing 2 import datetime 3 import logging 4 import threading 5 # 次函数是一个CPU 密集型，所以，多线程和单线程 分别计算5 次， 计算是一样的效果，至少4分钟左右 6 logging.basicConfig(level=logging.INFO, format=‘%(process)s %(processName)s %(thread)s %(message)s‘) 7 start = datetime.datetime.now() 8 9 def calc(i): 10 sum = 0 11 for _ in range(100000000): 12 sum += 1 13 return i 14 15 if __name__ == ‘__main__‘: 16 ps = [] 17 18 pool = multiprocessing.Pool(3) 19 for i in range(3): 20 pool.apply_async(calc, args=(i,), callback=lambda x: logging.info(‘x ={}‘.format(x))) 21 pool.close() 22 pool.join() 23 24 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds() 25 print(delta) 26 print(‘end---‘)
3848 MainProcess 7764 x =0 3848 MainProcess 7764 x =2 3848 MainProcess 7764 x =1 13.521773 end---
回调：自己去主动调用，这里的回调就是，每个任务结束后的返回值，作为回调的参数传入。
而使用多线程，线程的返回值 是不能被用到的。结束就结束了。
5、多进程，多线程的选择：
1、CPU密集型
CPython 中使用到了GIL ，多线程的时候锁相互竞争，且多核优势不能发挥。Python多进程效率更高。
2、IO密集型
适合是用多线程，可以减少多进程间IO 的序列化开销，且在IO等待的视乎，切换大其他线程继续执行，效率不错。
6、应用
请求/ 应答 模型：WEB应用中常见的处理模型
master 启动朵儿worker工作进程，一般 额CPU 数目相同，发挥多核优势。
worker工作进程中，往往需要操作网络IO 和 磁盘 IO ，启动多线程，提高并发处理能力worker处理用户的请求，往往需要等待数据，处理完请求还要通过网络IO 返回响应。
这就是Nginx 工作模式。
worker进程开启多线程，因为要进行IO ，所以多线程相对合适。
apply 是同步阻塞，不推荐使用
apply_async :是异步非阻塞
回调就是调用你的函数。调用空闲函数
自己的任务结束后，才会执行，calback必须有一个参数，接受前面函数的返回值
concurrent :
多进程和多线程，注意是cpu密集型还是IO 密集型
logging模块：
以上是关于Python-多进程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章