Python 中的多进程（01/2）：简介

news2024/12/23 6:10:19

一、说明

本文简要而简明地介绍了 Python 编程语言中的多处理（多进程）。解释多处理的基本信息，如什么是多处理？为什么用多处理？在python中怎么办等。

二、什么是多处理？

多处理是指系统同时支持多个处理器的能力。多处理系统中的应用程序被分解为独立运行的较小例程。操作系统将这些线程分配给处理器，从而提高系统的性能。

三、为什么选择多处理？

考虑具有单个处理器的计算机系统。如果同时为它分配了多个进程，它将不得不中断每个任务并短暂切换到另一个任务，以保持所有进程的运行。
这种情况就像一个厨师独自在厨房工作一样。他必须做几项任务，如烘烤、搅拌、揉面团等。

因此，要点是：您必须同时完成的任务越多，跟踪所有任务就越困难，并且保持正确的时间安排变得更加具有挑战性。
这就是多处理概念的由来！
多处理系统可以具有：

多处理器，即具有多个中央处理器的计算机。
多核处理器，即具有两个或多个独立实际处理单元（称为“内核”）的单个计算组件。

在这里，CPU 可以轻松地一次执行多个任务，每个任务都使用自己的处理器。

这就像最后一种情况下的厨师得到助手的帮助一样。现在，他们可以在他们之间分配任务，厨师不需要在他的任务之间切换。

四、Python 中的多处理

在 Python 中，multiprocessing 模块包含一个非常简单直观的 API，用于在多个进程之间划分工作。
让我们考虑一个使用多处理模块的简单示例：

# importing the multiprocessing module

import multiprocessing

def print_cube(num):

"""

function to print cube of given num

"""

print("Cube: {}".format(num * num * num))

def print_square(num):

"""

function to print square of given num

"""

print("Square: {}".format(num * num))

if __name__ == "__main__":

# creating processes

p1 = multiprocessing.Process(target=print_square, args=(10, ))

p2 = multiprocessing.Process(target=print_cube, args=(10, ))

# starting process 1

p1.start()

# starting process 2

p2.start()

# wait until process 1 is finished

p1.join()

# wait until process 2 is finished

p2.join()

# both processes finished

print("Done!")

Square: 100
Cube: 1000
Done!

让我们试着理解上面的代码：

要导入多处理模块，我们执行以下操作：
```
import multiprocessing
```
为了创建一个进程，我们创建了一个 Process 类的对象。它需要以下参数：
- target：进程要执行的功能
- args：要传递给目标函数的参数
注意：进程构造函数还采用许多其他参数，稍后将讨论这些参数。在上面的示例中，我们创建了 2 个具有不同目标函数的进程：
```
p1 = multiprocessing.Process(target=print_square, args=(10, ))
p2 = multiprocessing.Process(target=print_cube, args=(10, ))
```
为了启动一个进程，我们使用 Process 类的 start 方法。
```
p1.start()
p2.start()
```
一旦进程启动，当前程序也会继续执行。为了在进程完成之前停止当前程序的执行，我们使用 join 方法。
```
p1.join()
p2.join()
```
因此，当前程序将首先等待 p1 的完成，然后是 p2。一旦它们完成，就会执行当前程序的下一个语句。

让我们考虑另一个程序来理解在同一 python 脚本上运行的不同进程的概念。在下面的示例中，我们打印运行目标函数的进程的 ID：

# importing the multiprocessing module

import multiprocessing

import os

def worker1():

# printing process id

print("ID of process running worker1: {}".format(os.getpid()))

def worker2():

# printing process id

print("ID of process running worker2: {}".format(os.getpid()))

if __name__ == "__main__":

# printing main program process id

print("ID of main process: {}".format(os.getpid()))

# creating processes

p1 = multiprocessing.Process(target=worker1)

p2 = multiprocessing.Process(target=worker2)

# starting processes

p1.start()

p2.start()

# process IDs

print("ID of process p1: {}".format(p1.pid))

print("ID of process p2: {}".format(p2.pid))

# wait until processes are finished

p1.join()

p2.join()

# both processes finished

print("Both processes finished execution!")

# check if processes are alive

print("Process p1 is alive: {}".format(p1.is_alive()))

print("Process p2 is alive: {}".format(p2.is_alive()))

ID of main process: 28628
ID of process running worker1: 29305
ID of process running worker2: 29306
ID of process p1: 29305
ID of process p2: 29306
Both processes finished execution!
Process p1 is alive: False
Process p2 is alive: False

主 python 脚本具有不同的进程 ID，当我们创建进程对象 p1 和 p2 时，multiprocessing 模块会生成具有不同进程 ID 的新进程。在上面的程序中，我们使用 os.getpid（） 函数来获取运行当前目标函数的进程的 ID。
请注意，它与 p1 和 p2 的进程 ID 匹配，我们使用 Process 类的 pid 属性获取这些 ID。
每个进程独立运行，并有自己的内存空间。
一旦目标函数的执行完成，进程就会终止。在上面的程序中is_alive我们使用了 Process 类的方法来检查进程是否仍处于活动状态。