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一、進(jìn)程介紹
進(jìn)程：正在執(zhí)行的程序，由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成，是正在執(zhí)行的程序，程序的一次執(zhí)行過(guò)程，是資源調(diào)度的基本單位。
程序：沒有執(zhí)行的代碼，是一個(gè)靜態(tài)的。
二、線程和進(jìn)程之間的對(duì)比
由圖可知：此時(shí)電腦有 9 個(gè)應(yīng)用進(jìn)程，但是一個(gè)進(jìn)程又會(huì)對(duì)應(yīng)于多個(gè)線程，可以得出結(jié)論：
進(jìn)程：能夠完成多任務(wù)，一臺(tái)電腦上可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè) QQ
線程：能夠完成多任務(wù)，一個(gè) QQ 中的多個(gè)聊天窗口
根本區(qū)別：進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位，而線程是任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行的基本單位.
使用多進(jìn)程的優(yōu)勢(shì):
1、擁有獨(dú)立GIL:
首先由于進(jìn)程中 GIL 的存在，Python 中的多線程并不能很好地發(fā)揮多核優(yōu)勢(shì)，一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，在同 一時(shí)刻只能有一個(gè)線程運(yùn)行。而對(duì)于多進(jìn)程來(lái)說(shuō)，每個(gè)進(jìn)程都有屬于自己的 GIL，所以，在多核處理器下，多進(jìn)程的運(yùn)行是不會(huì)受 GIL的影響的。因此，多進(jìn) 程能更好地發(fā)揮多核的優(yōu)勢(shì)。
2、效率高
當(dāng)然，對(duì)于爬蟲這種 IO 密集型任務(wù)來(lái)說(shuō)，多線程和多進(jìn)程影響差別并不大。對(duì)于計(jì)算密集型任務(wù)來(lái)說(shuō)，Python 的多進(jìn)程相比多線 程，其多核運(yùn)行效率會(huì)有成倍的提升。
三、Python 實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程
我們先用一個(gè)實(shí)例來(lái)感受一下：
1、使用 process 類
- import multiprocessing
- def process(index):
- print(f'Process: {index}')
- if __name__ == '__main__':
- for i in range(5):
- p = multiprocessing.Process(target=process, args=(i,))
- p.start()
這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程最基礎(chǔ)的方式：通過(guò)創(chuàng)建 Process 來(lái)新建一個(gè)子進(jìn)程，其中 target 參數(shù)傳入方法名，args 是方法的參數(shù)，是以 元組的形式傳入，其和被調(diào)用的方法 process 的參數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的。
注意：這里 args 必須要是一個(gè)元組，如果只有一個(gè)參數(shù)，那也要在元組第一個(gè)元素后面加一個(gè)逗號(hào)，如果沒有逗號(hào)則 和單個(gè)元素本身沒有區(qū)別，無(wú)法構(gòu)成元組，導(dǎo)致參數(shù)傳遞出現(xiàn)問(wèn)題。創(chuàng)建完進(jìn)程之后，我們通過(guò)調(diào)用 start 方法即可啟動(dòng)進(jìn)程了。
運(yùn)行結(jié)果如下：
- Process: 0
- Process: 1
- Process: 2
- Process: 3
- Process: 4
可以看到，我們運(yùn)行了 5 個(gè)子進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程都調(diào)用了 process 方法。process 方法的 index 參數(shù)通過(guò) Process 的 args 傳入，分別是 0~4 這 5 個(gè)序號(hào)，最后打印出來(lái)，5 個(gè)子進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束。
2、繼承 process 類
- from multiprocessing import Process
- import time
- class MyProcess(Process):
- def __init__(self,loop):
- Process.__init__(self)
- self.loop = loop
- def run(self):
- for count in range(self.loop):
- time.sleep(1)
- print(f'Pid:{self.pid} LoopCount: {count}')
- if __name__ == '__main__':
- for i in range(2,5):
- p = MyProcess(i)
- p.start()
我們首先聲明了一個(gè)構(gòu)造方法，這個(gè)方法接收一個(gè) loop 參數(shù)，代表循環(huán)次數(shù)，并將其設(shè)置為全局變量。在 run方法中，又使用這 個(gè) loop 變量循環(huán)了 loop 次并打印了當(dāng)前的進(jìn)程號(hào)和循環(huán)次數(shù)。
在調(diào)用時(shí)，我們用 range 方法得到了 2、3、4 三個(gè)數(shù)字，并把它們分別初始化了 MyProcess 進(jìn)程，然后調(diào)用 start 方法將進(jìn)程啟動(dòng)起 來(lái)。
注意：這里進(jìn)程的執(zhí)行邏輯需要在 run 方法中實(shí)現(xiàn)，啟動(dòng)進(jìn)程需要調(diào)用 start 方法，調(diào)用之后 run 方法便會(huì)執(zhí)行。
運(yùn)行結(jié)果如下：
- Pid:12976 LoopCount: 0
- Pid:15012 LoopCount: 0
- Pid:11976 LoopCount: 0
- Pid:12976 LoopCount: 1
- Pid:15012 LoopCount: 1
- Pid:11976 LoopCount: 1
- Pid:15012 LoopCount: 2
- Pid:11976 LoopCount: 2
- Pid:11976 LoopCount: 3
注意，這里的進(jìn)程 pid 代表進(jìn)程號(hào)，不同機(jī)器、不同時(shí)刻運(yùn)行結(jié)果可能不同。
四、進(jìn)程之間的通信
1、Queue-隊(duì)列 先進(jìn)先出
- from multiprocessing import Queue
- import multiprocessing
- def download(p): # 下載數(shù)據(jù)
- lst = [11,22,33,44]
- for item in lst:
- p.put(item)
- print('數(shù)據(jù)已經(jīng)下載成功....')
- def savedata(p):
- lst = []
- while True:
- data = p.get()
- lst.append(data)
- if p.empty():
- break
- print(lst)
- def main():
- p1 = Queue()
- t1 = multiprocessing.Process(target=download,args=(p1,))
- t2 = multiprocessing.Process(target=savedata,args=(p1,))
- t1.start()
- t2.start()
- if __name__ == '__main__':
- main()
- 數(shù)據(jù)已經(jīng)下載成功....
- [11, 22, 33, 44]
2、共享全局變量不適用于多進(jìn)程編程
- import multiprocessing
- a = 1
- def demo1():
- global a
- a += 1
- def demo2():
- print(a)
- def main():
- t1 = multiprocessing.Process(target=demo1)
- t2 = multiprocessing.Process(target=demo2)
- t1.start()
- t2.start()
- if __name__ == '__main__':
- main()
運(yùn)行結(jié)果:
- 1
有結(jié)果可知：全局變量不共享;
五、進(jìn)程池之間的通信
1、進(jìn)程池引入
當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建的子進(jìn)程數(shù)量不多時(shí)，可以直接利用 multiprocessing 中的 Process 動(dòng)態(tài)生成多個(gè)進(jìn)程，但是如果是上百甚至上千個(gè)目標(biāo)，手動(dòng)的去創(chuàng)建的進(jìn)程的工作量巨大，此時(shí)就可以用到 multiprocessing 模塊提供的 Pool 方法。
- from multiprocessing import Pool
- import os,time,random
- def worker(a):
- t_start = time.time()
- print('%s開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為%d'%(a,os.getpid()))
- time.sleep(random.random()*2)
- t_stop = time.time()
- print(a,"執(zhí)行完成,耗時(shí)%0.2f"%(t_stop-t_start))
- if __name__ == '__main__':
- po = Pool(3) # 定義一個(gè)進(jìn)程池
- for i in range(0,10):
- po.apply_async(worker,(i,)) # 向進(jìn)程池中添加worker的任務(wù)
- print("--start--")
- po.close()
- po.join()
- print("--end--")
運(yùn)行結(jié)果:
- --start--
- 0開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為6664
- 1開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為4772
- 2開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為13256
- 0 執(zhí)行完成,耗時(shí)0.18
- 3開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為6664
- 2 執(zhí)行完成,耗時(shí)0.16
- 4開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為13256
- 1 執(zhí)行完成,耗時(shí)0.67
- 5開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為4772
- 4 執(zhí)行完成,耗時(shí)0.87
- 6開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為13256
- 3 執(zhí)行完成,耗時(shí)1.59
- 7開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為6664
- 5 執(zhí)行完成,耗時(shí)1.15
- 8開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為4772
- 7 執(zhí)行完成,耗時(shí)0.40
- 9開始執(zhí)行,進(jìn)程號(hào)為6664
- 6 執(zhí)行完成,耗時(shí)1.80
- 8 執(zhí)行完成,耗時(shí)1.49
- 9 執(zhí)行完成,耗時(shí)1.36
- --end--
一個(gè)進(jìn)程池只能容納 3 個(gè)進(jìn)程，執(zhí)行完成才能添加新的任務(wù)，在不斷的打開與釋放的過(guò)程中循環(huán)往復(fù)。
六、案例:文件批量復(fù)制
操作思路:
- 獲取要復(fù)制文件夾的名字
- 創(chuàng)建一個(gè)新的文件夾
- 獲取文件夾里面所有待復(fù)制的文件名
- 創(chuàng)建進(jìn)程池
- 向進(jìn)程池添加任務(wù)
代碼如下:
導(dǎo)包
- import multiprocessing
- import os
- import time
定制文件復(fù)制函數(shù)
- def copy_file(Q,oldfolderName,newfolderName,file_name):
- # 文件復(fù)制,不需要返回
- time.sleep(0.5)
- # print('\r從%s文件夾復(fù)制到%s文件夾的%s文件'%(oldfolderName,newfolderName,file_name),end='')
- old_file = open(oldfolderName + '/' + file_name,'rb') # 待復(fù)制文件
- content = old_file.read()
- old_file.close()
- new_file = open(newfolderName + '/' + file_name,'wb') # 復(fù)制出的新文件
- new_file.write(content)
- new_file.close()
- Q.put(file_name) # 向Q隊(duì)列中添加文件
定義主函數(shù)
- def main():
- oldfolderName = input('請(qǐng)輸入要復(fù)制的文件夾名字:') # 步驟1獲取要復(fù)制文件夾的名字(可以手動(dòng)創(chuàng)建,也可以通過(guò)代碼創(chuàng)建,這里我們手動(dòng)創(chuàng)建)
- newfolderName = oldfolderName + '復(fù)件'
- # 步驟二 創(chuàng)建一個(gè)新的文件夾
- if not os.path.exists(newfolderName):
- os.mkdir(newfolderName)
- filenames = os.listdir(oldfolderName) # 3.獲取文件夾里面所有待復(fù)制的文件名
- # print(filenames)
- pool = multiprocessing.Pool(5) # 4.創(chuàng)建進(jìn)程池
- Q = multiprocessing.Manager().Queue() # 創(chuàng)建隊(duì)列,進(jìn)行通信
- for file_name in filenames:
- pool.apply_async(copy_file,args=(Q,oldfolderName,newfolderName,file_name)) # 5.向進(jìn)程池添加任務(wù)
- po.close()
- copy_file_num = 0
- file_count = len(filenames)
- # 不知道什么時(shí)候完成,所以定義一個(gè)死循環(huán)
- while True:
- file_name = Q.get()
- copy_file_num += 1
- time.sleep(0.2)
- print('\r拷貝進(jìn)度%.2f %%'%(copy_file_num * 100/file_count),end='') # 做一個(gè)拷貝進(jìn)度條
- if copy_file_num >= file_count:
- break
程序運(yùn)行
- if __name__ == '__main__':
- main()
運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：
運(yùn)行前后文件目錄結(jié)構(gòu)對(duì)比
運(yùn)行前
運(yùn)行后
以上內(nèi)容就是整體大致結(jié)果了，由于 test 里面是隨便粘貼的測(cè)試文件，這里就不展開演示了。
網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題：利用Python實(shí)現(xiàn)多任務(wù)進(jìn)程
當(dāng)前鏈接：http://www.dlmjj.cn/article/djchpeh.html
