Python 从入门到实战37（进程间通信）

我们的目标是：通过这一套资料学习下来，可以熟练掌握python基础，然后结合经典实例、实践相结合，使我们完全掌握python，并做到独立完成项目开发的能力。

上篇文章我们讨论了通过multiprocessing模块创建进程操作的相关知识。今天学习一下进程间通信方式。

1、进程间能否直接共享信息

上一节我们学会了创建多个子进程，每个进程之间有什么关系呢？每个进程都有自己的地址空间、内存、数据栈以及其它记录其运行状态的辅助数据。我们举例说明进程之间能否之间共享信息：

定义一个全局变量，创建两个子进程对全局变量执行不同的操作。输出操作后的结果，查看：

#定义一个全局变量glo_num，创建两个子进程对全局变量执行不同的操作。输出操作后的结果
def plus():
    print("************子进程1开始************")
    global glo_num
    glo_num = 200+100
    print("glo_num is %d"%glo_num)
    print("************子进程1结束************")

def minus():
    print("************子进程2开始************")
    global glo_num
    glo_num = 200-100
    print("glo_num is %d"%glo_num)
    print("************子进程2结束************")

glo_num = 200
def main():
    print("************主进程开始************")
    print("父进程的PID ：%s。"%os.getpid())
   p1 = Process(target=plus) #实例化进程1
    p2 = Process(target=minus) #实例化进程2
    p1.start() #开启进程1
    p2.start()
    p1.join()   #等待p1进程结束
    p2.join()
    print("************主进程结束************")

if __name__=="__main__":
    main()

输出结果参考：

我们可以看到全局变量200作为两个进程的初始值进行计算的。子进程之间没有共享信息。

如是修改：plus后面增加括号后，查看结果，进程就共享了信息。

p1 = Process(target=plus()) #实例化进程1，增加括号后
p2 = Process(target=minus()) #实例化进程2

2、多进程队列的使用

在Python中，队列是一种线性数据结构，遵循先进先出（FIFO）原则。Python的标准库中提供了queue模块，其中Queue类可以用来创建线程安全的队列。进程间就可以使用Queue来实现数据的传递

Queue常用的方法：

1）q=Queue(num) :初始化Queue（）对象，num为指定的最大可接收消息数量，若num为空或者负数时，就代表可接收的消息数量没有上限，直到内存的尽头

2）Queue.qsize():返回当前队列包含的消息数量；

3）Queue.empty(): 如果队列为空，返回True ;否则返回False

4) Queue.full():如果队列满了，返回True ;否则返回False；

5）Queue.get([block[,timeout]):获取队列中的一条消息，然后将其从队列中移除，block默认为True;如果block 使用默认值，且没有设置timeout(单位：s)消息队列为空，则此时程序会被阻塞。直到从消息读到消息位置，若设置了timeout，则会等待timeout 秒，若是还是没有任何消息，则抛出Queue.empty异常

如果block 使用False,消息队列为空，会立即抛出Queue.empty异常；

Queue.get_nowait():相当于Queue.get（False）；
Queue.put([block[,timeout]):将item消息写入队列中，block默认为True;如果block 使用默认值，且没有设置timeout(单位：s)，消息队列中已没有空间可写入，则此时程序会被阻塞。直到从空间可以写入消息为止，若设置了timeout，则会等待timeout 秒，若是还是没有任何写入空间，则抛出Queue.Full异常

如果block 使用False,消息队列没有空间可写入，会立即抛出Queue.Full异常；

Queue.put_nowait(item):相当于Queue.put（item,False）

参考代码如下：

from multiprocessing import Queue
def main():
    q = Queue(3)    #初始化Queue 对象，最多可接收3条信息
    q.put("message 1")
    q.put("message 2")
    print("队列还有空间吗？",q.full()) #队列是否满，返回False

    q.put("message 3")
    print("队列还有空间吗？", q.full()) #队列是否满，返回True
    #尝试继续放入消息，如是没有空间写入，延时2秒后报错
    try:
        q.put("message",True,2)
    except:
        print("消息队列已满，现有消息数量：%s"%q.qsize())

    #读取消息时，先判断消息队列是否为空
    if not q.empty():
        print("队列中消息为非空，读取消息")
        for i in range(q.qsize()):
            print(q.get_nowait())   #读取消息，无消息时报错不等待
    #写入队列消息，先判断是否已满
    if not q.full():
        q.put_nowait("message 4")
    print(q.get(True,5))
if __name__=="__main__":
    main()

输出参考结果：

可以看到先进先出。

3、使用队列在进程间通信

举例说明：分别向队列中写入和读取数据

import time
from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Queue
#向队列中写入数据
def write_fun(q1):
    if not q1.full():
        for i in range(4):
            message = "消息" + str(i)
            q1.put(message)
            print("写入：%s"%message)
#从队列中读取数据
def read_fun(q2):
    time.sleep(1)
    while not q2.empty():
        print("读取：%s"%q2.get(True,2))

def main():
    print("----------父进程开始了------------")
    q = Queue()    #初始化Queue 对象，最多可接收3条信息
    pw = Process(target=write_fun,args=(q,)) #实例化写入队列中的子进程，并且传递队列
    pr = Process(target=read_fun,args=(q,))#实例化读取队列中的子进程，并且传递队列
    pw.start() #启动子进程，进行写入
    pr.start()
    pw.join() #等待子进程执行结束
    pr.join()

    print("----------父进程结束了------------")

if __name__=="__main__":
    main()