<em>Mac</em>Book项目 2009年学校开始实施<em>Mac</em>Book项目,所有师生配备一本<em>Mac</em>Book,并同步更新了校园无线网络。学校每周进行电脑技术更新,每月发送技术支持资料,极大改变了教学及学习方式。因此2011
2021-06-01 09:32:01
在多程序中,每個程序之間是什麼關係呢?其實每個程序都有自己的地址空間、記憶體、資料棧以及其他記錄其執行狀態的輔助資料。下面通過一個例子,驗證一下程序之間能否直接共用資訊。
定義一個全域性變數g_num,分別建立2個子程序對g_num執行不同的操作,並輸出操作後的結果。
程式碼如下:
# _*_ coding:utf-8 _*_ from multiprocessing import Process def plus(): print("-------子程序1開始----------") global g_num g_num += 50 print("g_num is %d" % g_num) print("-------子程序1結束----------") def minus(): print("-------子程序2開始----------") global g_num g_num -= 50 print("g_num is %d" % g_num) print("-------子程序2結束----------") g_num = 100 # 定義一個全域性變數 if __name__ == "__main__": print("-------主程序開始----------") print("g_num is %d" % g_num) p1 = Process(target=plus) # 範例化程序p1 p2 = Process(target=minus) # 範例化程序p2 p1.start() # 開啟p1程序 p2.start() # 開啟p2程序 p1.join() # 等待p1程序結束 p2.join() # 等待p2程序結束 print("-------主程序結束----------")
執行結果如圖所示:
上述程式碼中,分別建立了2個子程序,一個子程序中令g_num加上50,另一個子程序令g_num減去50。但是從執行結果可以看出來,g_num在父程序和2個子程序中的初始值都是100。也就是全域性變數g_num在一個程序中的結果,沒有傳到下一個程序中,即程序之間沒有共用資訊。
程序間示意圖如圖所示:
要如何才能實現程序間的通訊呢?Python的multiprocessing模組包裝了底層的機制,提供了Queue(佇列)、Pipes(管道)等多種方式來交換資料。本文將講解通過佇列(Queue)來實現程序間的通訊。
佇列(Queue)就是模型仿現實中的排隊。例如學生在食堂排隊買飯。新來的學生排隊到隊伍最後,最前面的學生買完飯走開,後面的學生跟上。
可以看出佇列有兩個特點:
根據以上特點,可以歸納出佇列的結構如圖所示:
程序之間有時需要通訊,作業系統提供了很多機制來實現程序間的通訊。可以使用multiprocessing模組的Queue實現多程序之間的資料傳遞。Queue本身是一個訊息佇列程式,下面介紹一下Queue的使用。
初始化Queue()物件時(例如:q=Queue(num)),若括號中沒有指定最大可接收的訊息數量,或數量為負值,那麼就代表可接收的訊息數量沒有上限(直到記憶體的盡頭)。
Queue的常用方法如下:
Queue.qsize():返回當前佇列包含的訊息數量。Queue.empty():如果佇列為空,返回True;返之返回False。Queue.full():如果佇列滿了,返回True;反之返回False。Queue.get(block[,timeout]):獲取佇列中的一條資訊,然後將其從佇列中移除,block預設值為True。
如果block使用預設值,且沒有設定timeout(單位秒),訊息佇列為空,此時程式將被阻塞(停在讀取狀態),直到從訊息佇列讀到訊息為止。如果設定了timeout,則會等待timeout秒,若還沒有讀取任何訊息,則丟擲“Queue.Empty”異常。
如果block值為False,訊息佇列為空,則會立刻丟擲“Queue.Empty”異常。
Queue.get_nowait():相當於Queue.get(False)。Queue.put(item,[block[,timeout]]):將item訊息寫入佇列,block預設值為True。
如果block使用預設值,且沒有設定timeout(單位秒),訊息佇列如果已經沒有空間可以寫入,此時程式將被阻塞(停在寫入狀態),直到從訊息佇列騰出空間為止,如果設定了timeout,則會等待timeout秒,若還沒有空間,則丟擲“Queue.Full”異常。
如果block值為False,訊息佇列沒有空間可寫入,則會立刻丟擲“Queue.Full”異常
Queue.put_nowait(item):相當Queue.put(item,False)。
下面,通過一個例子學習一下如何使用processing.Queue。
程式碼如下:
# _*_ coding:utf-8 _*_ from multiprocessing import Queue if __name__ == "__main__": q = Queue(3) q.put("訊息1") q.put("訊息2") print(q.full()) # 返回False q.put("訊息3") print(q.full()) # 返回True # 因為訊息佇列已滿,下面的try都會丟擲異常 # 第一個try會等待2秒再丟擲異常,第二個try會立刻丟擲異常 try: q.put("訊息4", True, 2) except: print("訊息佇列已滿,現有訊息數量:%s" % q.qsize()) try: q.put_nowait("訊息4") except: print("訊息佇列已滿,現有訊息數量:%s" % q.qsize()) # 讀取訊息時,先判斷訊息佇列是否為空,再讀取 if not q.empty(): print("-----從佇列中獲取訊息-------") for i in range(q.qsize()): print(q.get_nowait()) # 先判讀訊息佇列是否已滿,再寫入: if not q.full(): q.put_nowait("訊息4")
執行結果如圖所示:
我們知道使用multiprocessing.Process可以建立多程序,使用multiprocessing.Queue可以實現佇列的操作。接下來,通過一個範例結合Process和Queue實現程序間的通訊。
建立2個子程序,一個子程序負責向佇列中寫入資料,另外一個子程序負責從佇列中讀取資料。為了保證能夠正確從佇列中讀取資料,設定讀取資料的程序等待時間為2秒。如果2秒後乃然無法讀取資料,則丟擲異常。
程式碼如下:
# _*_ coding:utf-8 _*_ from multiprocessing import Process, Queue import time # 向佇列中寫入資料 def write_task(q): if not q.full(): for i in range(5): message = "訊息" + str(i) q.put(message) print("寫入:%s" % message) # 從佇列中讀取資料 def read_task(q): time.sleep(1) # 休眠1秒 while not q.empty(): print("讀取:%s" % q.get(True, 2)) # 等待2秒中,如果沒有讀取到任何資訊,則丟擲異常 if __name__ == "__main__": print("--------父程序開始---------") q = Queue() # 父程序建立Queue,並傳給各個子程序 pw = Process(target=write_task, args=(q,)) # 範例化寫入佇列的子程序,並傳遞給佇列 pr = Process(target=read_task, args=(q,)) # 範例化讀取佇列的子程序,並傳遞給佇列 pw.start() # 啟動子程序pw,寫入 pr.start() # 啟動子程序pr,讀取 pw.join() # 等待pw結束 pr.join() # 等待pr結束 print("-------父程序結束-----------")
執行結果如下:
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