一 多进程编程
Python实现多进程的方式有两种：一种方法是os模块中的fork方法，另一种是使用multiprocessing模块。
前者仅适用于LINUX/UNIX操作系统，对Windows不支持，后者则是跨平台的实现方式。
第一种方式：使用os模块中的fork方式实现多进程
import os
if __name__ == '__main__':
print 'current Process (%s) start ...'%(os.getpid())
pid = os.fork()
if pid < 0:
print 'error in fork'
elif pid == 0:
print 'I am child process(%s) and my parent process is (%s)',(os.getpid(),os.getppid())
else:
print 'I(%s) created a chlid process (%s).',(os.getpid(),pid)
第二种方式：multiprocessing
由于GIL的存在，python中的多线程其实并不是真正的多线程，如果想要充分地使用多核CPU的资源，在python中大部分情况需要使用多进程。Python提供了非常好用的多进程包multiprocessing，只需要定义一个函数，Python会完成其他所有事情。借助这个包，可以轻松完成从单进程到并发执行的转换。multiprocessing支持子进程、通信和共享数据、执行不同形式的同步，提供了Process、Queue、Pipe、Lock等组件。
- 在UNIX平台上，当某个进程终结之后，该进程需要被其父进程调用wait，否则进程成为僵尸进程(Zombie)。所以，有必要对每个Process对象调用join()方法 (实际上等同于wait)。对于多线程来说，由于只有一个进程，所以不存在此必要性。
- multiprocessing提供了threading包中没有的IPC(比如Pipe和Queue)，效率上更高。应优先考虑Pipe和Queue，避免使用Lock/Event/Semaphore/Condition等同步方式 (因为它们占据的不是用户进程的资源)。
- 多进程应该避免共享资源。在多线程中，我们可以比较容易地共享资源，比如使用全局变量或者传递参数。在多进程情况下，由于每个进程有自己独立的内存空间，以上方法并不合适。此时我们可以通过共享内存和Manager的方法来共享资源。但这样做提高了程序的复杂度，并因为同步的需要而降低了程序的效率。
Process.PID中保存有PID，如果进程还没有start()，则PID为None。
window系统下，需要注意的是要想启动一个子进程，必须加上那句if __name__ == "main"，进程相关的要写在这句下面。
创建进程的类：Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])，target表示调用对象，args表示调用对象的位置参数元组。kwargs表示调用对象的字典。name为别名。group实质上不使用。
方法：is_alive()、join([timeout])、run()、start()、terminate()。其中，Process以start()启动某个进程。join()方法实现进程间的同步。
#__author: greg
#date: 2017/9/19 23:52
from multiprocessing import Process
import time
def f(name):
time.sleep(1)
print('hello', name,time.ctime())
if __name__ == '__main__':
p_list=[]
for i in range(3):
p = Process(target=f, args=('alvin',))
p_list.append(p)
p.start()
for i in p_list:
i.join()
print('end')#一个主进程，三个子进程
# output:
# hello alvin Fri Nov 24 19:10:08 2017
# hello alvin Fri Nov 24 19:10:08 2017
# hello alvin Fri Nov 24 19:10:08 2017
# end类式调用：
#__author: greg
#date: 2017/9/21 20:02
from multiprocessing import Process
import time
class MyProcess(Process):
def __init__(self):
super(MyProcess, self).__init__()
#self.name = name
def run(self):
time.sleep(1)
print ('hello', self.name,time.ctime())
if __name__ == '__main__':
p_list=[]
for i in range(3):
p = MyProcess()
p.start()
p_list.append(p)
for p in p_list:
p.join()
print('end')
#output:
# hello MyProcess-1 Fri Nov 24 19:12:17 2017
# hello MyProcess-2 Fri Nov 24 19:12:17 2017
# hello MyProcess-3 Fri Nov 24 19:12:17 2017
# end显示进程ID号：
#__author: greg
#date: 2017/9/21 20:16
from multiprocessing import Process
import os
import time
def info(title):
print(title)
print('module name:', __name__)
print('parent process:', os.getppid())#父进程号
print('process id:', os.getpid())#进程号
def f(name):
info('\033[31;1mfunction f\033[0m')
print('hello', name)
if __name__ == '__main__':
info('\033[32;1mmain process line\033[0m')
time.sleep(10)
p = Process(target=info, args=('bob',))
p.start()
p.join()
#output:
# main process line
# module name: __main__
# parent process: 1548 pycharm的进程号
# process id: 8416 Python进程号
# bob
# module name: __mp_main__
# parent process: 8416 Python进程号
# process id: 5556 info进程号二 Process类
构造方法：
Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])
group: 线程组，目前还没有实现，库引用中提示必须是None；
target: 要执行的方法；
name: 进程名；
args/kwargs: 要传入方法的参数。
实例方法：
is_alive()：返回进程是否在运行。
join([timeout])：阻塞当前上下文环境的进程程，直到调用此方法的进程终止或到达指定的timeout（可选参数）。
start()：进程准备就绪，等待CPU调度
run()：strat()调用run方法，如果实例进程时未制定传入target，这star执行t默认run()方法。
terminate()：不管任务是否完成，立即停止工作进程
属性：
authkey
daemon：和线程的setDeamon功能一样
exitcode(进程在运行时为None、如果为–N，表示被信号N结束）
name：进程名字。
pid：进程号。
三 进程间通讯
不同进程间内存是不共享的，要想实现两个进程间的数据交换，可以用以下方法：
Queues 用来在多个进程间通信：
1. 阻塞模式
import queue
import time
q = queue.Queue(10) #创建一个队列
start=time.time()
for i in range(10):
q.put('A')
time.sleep(0.5)
end=time.time()
print(end-start)这是一段极其简单的代码（另有两个线程也在操作队列q），我期望每隔0.5秒写一个'A'到队列中，但总是不能如愿：
间隔时间有时会远远超过0.5秒。
原来，Queue.put（）默认有 block = True 和 timeout两个参数。
源码：def put(self, item, block=True, timeout=None):
当 block = True 时，写入是阻塞式的，阻塞时间由 timeout确定。
当队列q被（其他线程）写满后，这段代码就会阻塞，直至其他线程取走数据。
Queue.put()方法加上 block=False 的参数，即可解决这个隐蔽的问题。
但要注意，非阻塞方式写队列，当队列满时会抛出 exception Queue.Full 的异常。
#__author: greg
#date: 2017/9/21 22:27
from multiprocessing import Process, Queue
def f(q,n):
q.put([42, n, 'hello'])
print('subprocess id',id(q))
if __name__ == '__main__':
q = Queue()
p_list=[]
print('process id',id(q))
for i in range(3):
p = Process(target=f, args=(q,i))
p_list.append(p)
p.start()
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
for i in p_list:
i.join()
# output
# process id 2284856854176
# subprocess id 2607348001872
# [42, 0, 'hello']
# subprocess id 1712786975824
# [42, 2, 'hello']
# subprocess id 2254764977120
# [42, 1, 'hello']Pipe常用来两个进程间进行通信，两个进程分别位于管道的两端
def f(conn):
conn.send([42, None, 'hello'])
conn.close()
if __name__ == '__main__':
parent_conn, child_conn = Pipe()
p = Process(target=f, args=(child_conn,))
p.start()
print(parent_conn.recv()) # prints "[42, None, 'hello']"
p.join()Pipe方法返回(conn1, conn2)代表一个管道的两个端。Pipe方法有duplex参数，如果duplex参数为True(默认值)，那么这个管道是全双工模式，也就是说conn1和conn2均可收发。duplex为False，conn1只负责接受消息，conn2只负责发送消息。
send和recv方法分别是发送和接受消息的方法。例如，在全双工模式下，可以调用conn1.send发送消息，conn1.recv接收消息。如果没有消息可接收，recv方法会一直阻塞。如果管道已经被关闭，那么recv方法会抛出EOFError。
#__author: greg
#date: 2017/9/21 22:57
import multiprocessing
import random
import time,os
def proc_send(pipe,urls):
for url in urls:
print("Process(%s) send: %s" %(os.getpid(),url))
pipe.send(url)
time.sleep(random.random())
def proc_recv(pipe):
while True:
print("Process(%s) rev:%s" %(os.getpid(),pipe.recv()))
time.sleep(random.random())
if __name__=="__main__":
pipe=multiprocessing.Pipe()
p1=multiprocessing.Process(target=proc_send,args=(pipe[0],['url_'+str(i)
for i in range(10)]))
p2=multiprocessing.Process(target=proc_recv,args=(pipe[1],))
p1.start()
p2.start()
p1.join()
p2.terminate()Manager（）返回的管理器对象控制一个服务器进程，该进程持有Python对象，并允许其他进程使用代理来操纵它们。
#__author: greg
#date: 2017/9/21 23:10
from multiprocessing import Process, Manager
def f(d, l,n):
d[n] = '1'
d['2'] = 2
d[0.25] = None
l.append(n)
# print(l)
if __name__ == '__main__':
with Manager() as manager:
d = manager.dict()
l = manager.list(range(5))
p_list = []
for i in range(10):
p = Process(target=f, args=(d, l,i))
p.start()
p_list.append(p)
for res in p_list:
res.join()
print(d)
print(l)四 进程同步
当多个进程需要访问共享资源的时候，Lock可以用来避免访问的冲突。
#__author: greg
#date: 2017/9/21 23:25
from multiprocessing import Process, Lock
def f(l, i):
l.acquire()
try:
print('hello world', i)
finally:
l.release()
if __name__ == '__main__':
lock = Lock()
for num in range(10):
Process(target=f, args=(lock, num)).start()五 进程池 Pool类
Pool可以提供指定数量的进程供用户使用，默认大小是CPU的核数。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来执行该请求
但如果池中的进程数已经达到规定的最大值，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处理它。
# -*- coding: utf-8 -*-
# 2017/11/24 20:15
from multiprocessing import Pool
import os, time, random
def run_task(name):
print('Task %s (pid = %s) is running...' % (name, os.getpid()))
time.sleep(random.random() * 3)
print('Task %s end.' % name)
if __name__=='__main__':
print('Current process %s.' % os.getpid())
p = Pool(processes=3)
for i in range(5):
p.apply_async(run_task, args=(i,))
print('Waiting for all subprocesses done...')
p.close()
p.join()
print('All subprocesses done.')
"""
Current process 9788.
Waiting for all subprocesses done...
Task 0 (pid = 5916) is running...
Task 1 (pid = 3740) is running...
Task 2 (pid = 6964) is running...
Task 2 end.
Task 3 (pid = 6964) is running...
Task 1 end.
Task 4 (pid = 3740) is running...
Task 0 end.
Task 3 end.
Task 4 end.
All subprocesses done.
"""- apply_async(func[, args[, kwds[, callback]]]) 它是非阻塞，apply(func[, args[, kwds]])是阻塞的
- close() 关闭pool，使其不在接受新的任务。
- terminate() 结束工作进程，不在处理未完成的任务。
- 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。
每次最多运行3个进程，当一个任务结束了，新的任务依次添加进来，任务执行使用的进程依然是原来的进程，这一点通过进程的pid可以看出来。
