python學習筆記程序和執行緒

對於作業系統來說，乙個任務就是乙個程序（process），比如開啟乙個瀏覽器就是啟動乙個瀏覽器程序，開啟乙個記事本就啟動了乙個記事本程序，開啟兩個記事本就啟動了兩個記事本程序，開啟乙個word就啟動了乙個word程序。

有些程序還不止同時幹一件事，比如word，它可以同時進行打字、拼寫檢查、列印等事情。在乙個程序內部，要同時幹多件事，就需要同時執行多個「子任務」，我們把程序內的這些「子任務」稱為執行緒（thread）。

由於每個程序至少要幹一件事，所以，乙個程序至少有乙個執行緒。當然，像word這種複雜的程序可以有多個執行緒，多個執行緒可以同時執行，多執行緒的執行方式和多程序是一樣的，也是由作業系統在多個執行緒之間快速切換，讓每個執行緒都短暫地交替執行，看起來就像同時執行一樣。當然，真正地同時執行多執行緒需要多核cpu才可能實現。

多程序閱讀: 93547

要讓python程式實現多程序（multiprocessing），我們先了解作業系統的相關知識。

unix/linux作業系統提供了乙個fork()系統呼叫，它非常特殊。普通的函式呼叫，呼叫一次，返回一次，但是fork()呼叫一次，返回兩次，因為作業系統自動把當前程序（稱為父程序）複製了乙份（稱為子程序），然後，分別在父程序和子程序內返回。

子程序永遠返回0，而父程序返回子程序的id。這樣做的理由是，乙個父程序可以fork出很多子程序，所以，父程序要記下每個子程序的id，而子程序只需要呼叫getppid()就可以拿到父程序的id。

python的os模組封裝了常見的系統呼叫，其中就包括fork，可以在python程式中輕鬆建立子程序：

# multiprocessing.py
import os
print
'process (%s) start...' % os.getpid()
pid = os.fork()
if pid==0:
print
'i am child process (%s) and my parent is %s.' % (os.getpid(), os.getppid())
else:
print
'i (%s) just created a child process (%s).' % (os.getpid(), pid)

執行結果如下：

process (876) start...
i (876) just created a child process (877).
i am child process (877) and my parent is
876.

如果你打算編寫多程序的服務程式，unix/linux無疑是正確的選擇。由於windows沒有fork呼叫，難道在windows上無法用python編寫多程序的程式？

由於python是跨平台的，自然也應該提供乙個跨平台的多程序支援。multiprocessing模組就是跨平台版本的多程序模組。

multiprocessing模組提供了乙個process類來代表乙個程序物件，下面的例子演示了啟動乙個子程序並等待其結束：

from multiprocessing import process
import os
# 子程序要執行的**
defrun_proc
(name):
print
'run child process %s (%s)...' % (name, os.getpid())
if __name__=='__main__':
print
'parent process %s.' % os.getpid()
p = process(target=run_proc, args=('test',))
print
'process will start.'
p.start()
p.join()
print
'process end.'

執行結果如下：

parent process 928. process will start. run child process test (929)... process end.

建立子程序時，只需要傳入乙個執行函式和函式的引數，建立乙個process例項，用start()方法啟動，這樣建立程序比fork()還要簡單。

join()方法可以等待子程序結束後再繼續往下執行，通常用於程序間的同步。

process之間肯定是需要通訊的，作業系統提供了很多機制來實現程序間的通訊。python的multiprocessing模組包裝了底層的機制，提供了queue、pipes等多種方式來交換資料。

我們以queue為例，在父程序中建立兩個子程序，乙個往queue裡寫資料，乙個從queue裡讀資料：

from multiprocessing import process, queue
import os, time, random
# 寫資料程序執行的**:
defwrite
(q):
for value in ['a', 'b', 'c']:
print
'put %s to queue...' % value
q.put(value)
time.sleep(random.random())
# 讀資料程序執行的**:
defread
(q):
while
true:
value = q.get(true)
print
'get %s from queue.' % value
if __name__=='__main__':
# 父程序建立queue，並傳給各個子程序：
q = queue()
pw = process(target=write, args=(q,))
pr = process(target=read, args=(q,))
# 啟動子程序pw，寫入:
pw.start()
# 啟動子程序pr，讀取:
pr.start()
# 等待pw結束:
pw.join()
# pr程序裡是死迴圈，無法等待其結束，只能強行終止:
pr.terminate()

執行結果如下：

put a to queue... get a from queue. put b to queue... get b from queue. put c to queue...

get c from queue.

在unix/linux下，可以使用fork()呼叫實現多程序。

要實現跨平台的多程序，可以使用multiprocessing模組。

程序間通訊是通過queue、pipes等實現的。

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