进程创建fork()和multiprocessing模块Process类

　　一、进程VS程序

　　一个人穿上军装去打仗就是战士，战士需要武器、战场等资源。一个人去种田就是农民，农民需要土地、锄头等资源。

　　编写完毕的代码，安静的呆在磁盘上，称之为程序。代码要运行就得加载到内存，正在运行着的代码，就成为进程。进程需要运行环境比如内存空间。所以进程和程序是有区别的。

　　二、父进程子进程

　　一旦涉及多进程，就会涉及父进程子进程的概念。一个进程通常会有1个父进程，在其父进程内部会创建一个新的进程就称之为子进程。python的os模块可以查看当前进程号和父进程号。如下：

#‐*‐coding:utf‐8‐*‐
import os

print(os.getpid()) # 当前进程号
print(os.getppid()) # 父进程号

8612
3992

　　如果你在pycharm中运行这个脚本，当前进程就是你当前运行的脚本，父进程号指的是pycharm，不信你可以看看任务管理器来验证。

　　扩展知识(了解)：

　　一个进程可能下属多个子进程，但最多只能有1个父进程，而若某一进程没有父进程，则可知该进程很可能由内核直接生成。在Unix与类Unix系统中，进程ID为1的进程（即init进程）是在系统引导阶段由内核直接创建的，且不会在系统运行过程中终止执行（可参见Linux启动流程）；而对于其他无父进程的进程，则可能是为在用户空间完成各种后台任务而执行的。

　　三、进程的创建

　　1、fork()函数

import os

# 注意，fork函数，只在Unix/Linux/Mac上运行，windows不可以
pid = os.fork()

if pid == 0:
    print('哈哈1')
else:
    print('哈哈2')

　　1)程序执行到os.fork()时，操作系统会创建一个新的进程(子进程)，然后复制父进程的所有信息到子进程中(直接把父进程的内存数据拿过来)。

　　2)然后父进程和子进程都会从fork()函数中得到一个返回值，在子进程中这个值一定是0，而父进程中是子进程的id号

　　在Unix/Linux操作系统中才有fork()系统函数，它有点特殊：

　　1)普通的函数调用，调用一次，返回一次，但是fork()调用一次，返回两次，因为操作系统自动把当前进程(称为父进程)复制了一份(称为子进程)，然后，分别在父进程和子进程内返回。

　　2)子进程永远返回0，而父进程返回子进程的ID。

　　3)这样做的理由是，一个父进程可以fork出很多子进程，所以，父进程要记下每个子进程的ID，而子进程只需要调用getppid()就可以拿到父进程的ID。

import os

rpid = os.fork()
if rpid<0:
    print("fork调用失败。")
elif rpid == 0:
    print("我是子进程（%s），我的父进程是（%s）"%(os.getpid(),os.getppid()))
    x+=1
else:
    print("我是父进程（%s），我的子进程是（%s）"%(os.getpid(),rpid))

print("父子进程都可以执行这里的代码")

　　2、multiprocessing模块

　　Python是跨平台的，自然也提供一个跨平台的多进程支持。multiprocessing模块就是跨平台的多进程模块，可在Windows上使用。multiprocessing模块提供了一个Process类来创建一个进程对象。

# ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐

from multiprocessing import Process
import os

# 子进程要执行的代码
def run_proc(name):
    print('子进程运行----，name= %s ,pid=%d...' % (name, os.getpid()))

if __name__=='__main__':
    print('父进程 %d' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('son',))# 指定函数创建进程,参数是元组类型
    print('子进程将要执行')
    p.start() #启动子进程
    p.join() #让主进程等待子进程结束后再运行
    print('主进程已结束')

父进程 10428
子进程将要执行
子进程运行----，name= son ,pid=7556...
主进程已结束

　　说明：

　　1)创建子进程需要为Process类传入一个指定的函数(函数可以有参数，具体要求见下文)，即创建一个Process类的实例，用start()方法启动。

　　2)join()方法会阻塞主进程直到子进程执行完毕后再往下运行。如果不加join，就是如下效果，主进程比子进程先结束。

　　3)在windows上运行，一定要加if __name__=='__main__':，在linux或者mac则不必。

# ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐

from multiprocessing import Process
import os

# 子进程要执行的代码
def run_proc(name):
    print('子进程运行----，name= %s ,pid=%d...' % (name, os.getpid()))

if __name__=='__main__':
    print('父进程 %d' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('son',))# 指定函数创建进程,参数是元组类型
    print('子进程将要执行')
    p.start() #启动子进程
    # p.join() #注释掉join()
    print('主进程已结束')

父进程 11184
子进程将要执行
主进程已结束
子进程运行----，name= son ,pid=8608...

　　Process类参数如下(中括号代表参数可以省略)

　　Process([group[,target[,name[,args[,kwargs]]]]])

　　1）target：表示这个进程实例指定的函数;

　　2）args：表示指定函数的位置参数元组;

　　3）kwargs：表示指定函数的关键字参数字典;

　　4）name：为当前进程名称;

　　5）group：大多数情况下用不到;

　　Process类常用方法：

　　1）is_alive()：判断进程实例是否还在执行;

　　2）join([timeout])：是否等待该进程实例执行结束，或等待多少秒（同步阻塞的方法）;

　　3）start()：启动进程实例(创建子进程);

　　4）run()：如果没有给定target参数，对这个对象调用start()方法时，就将执行对象中的run()方法;

　　5）terminate()：强制终止进程（异步非阻塞的方法，发起了这个函数后，代码会继续往下执行而不会考虑终止进程这个事有没有做完）;

　　Process类常用属性：

　　1）name：当前进程名字，默认为Process-N，N为从1开始递增的整数;

　　2）pid：当前进程的PID(进程号);

　　3）daemon：该属性用于判断或设置进程的后台状态。

# ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐

from multiprocessing import Process
import os
from time import sleep

# 子进程要执行的代码
def run_proc(name, age, **kwargs):
    for i in range(10):
        print('子进程运行中，name= %s,age=%d ,pid=%d...' % (name, age,os.getpid()))
        print(kwargs)
        sleep(3)

if __name__=="__main__":

    print('父进程 %d.' % os.getpid())
    p = Process(target=run_proc, args=('son',18), kwargs={"m":20})
    print('子进程将要执行')
    p.start()
    print("子进程id {0}".format(p.pid))
    sleep(1)
    p.terminate()
    p.join()
    print('子进程早就被terminate了,根本没有循环输出10次')

父进程 8616.
子进程将要执行
子进程id 3820
子进程运行中，name= son,age=18 ,pid=3820...
{'m': 20}
子进程早就被terminate了,根本没有循环输出10次

# ‐*‐ coding: utf‐8 ‐*‐

from multiprocessing import Process
import time
import os

# 两个子进程将会调用的两个方法
def worker_1(interval):

    print("子进程worker_1,父进程id(%s),worker_1进程id(%s)"%(os.getppid(),os.getpid()))
    t_start = time.time()
    time.sleep(interval)  # 程序将会被挂起interval秒
    t_end = time.time()
    print("子进程worker_1,执行时间为{0}秒".format(t_end - t_start))


def worker_2(interval):
    print("子进程worker_2,父进程id(%s),worker_2进程id(%s)"% (os.getppid(),os.getpid()))
    t_start = time.time()
    time.sleep(interval)
    t_end = time.time()
    print("子进程worker_2,执行时间为{}秒".format(t_end - t_start))


if __name__ == "__main__":

    # 输出当前程序的ID
    print("进程ID：%s"%os.getpid())

    """
    创建两个进程对象，target指向这个进程对象要执行的函数名，
    args后面的元组中，是要传递给worker_1方法的参数，
    因为worker_1方法就一个interval参数，这里传递一个整数2给它，
    如果不指定name参数，默认的进程对象名称为Process-N，N为一个递增的整数
    """
    p1=Process(target=worker_1,args=(1,))
    p2=Process(target=worker_2,name="老王",args=(2,))

    """
    使用"进程对象名称.start()"来创建并执行一个子进程，
    这两个进程对象在start后，就会分别去执行worker_1和worker_2方法中的内容
    """
    p1.start()
    p2.start()

    """
    同时父进程仍然往下执行，如果p2进程还在执行，将会返回True
    """

    print("p2.is_alive=%s"%p2.is_alive())

    # 输出p1和p2进程的别名和pid
    print("p1.name=%s" % p1.name)
    print("p1.pid=%s" % p1.pid)
    print("p2.name=%s" % p2.name)
    print("p2.pid=%s" % p2.pid)

    """
    join括号中不携带参数，表示父进程在这个位置要等待p1进程执行完成后，再继续执行下面的语句，一般用于进程间的数据同步。
    如果不写这一句，下面的is_alive判断将会是True。
    在shell（cmd）里面调用这个程序时可以完整的看到这个过程，大家可以尝试着将下面的这条语句改成p1.join(1)，
    p2需要2秒以上才可能执行完成，父进程等待1秒很可能不等p2完全执行完成，
    所以下面的print会输出True，即p2仍然在执行
    
    这已经是多个进程了,电脑上所有进程由操作系统调度,整体环境的变化导致每次运行的结果可能有变化
    """
    p1.join()
    print("p1.is_alive=%s"% p1.is_alive())
    print("p2.is_alive=%s"% p2.is_alive())

进程ID：7912
p2.is_alive=True
p1.name=Process-1
p1.pid=11640
p2.name=老王
p2.pid=8656
子进程worker_1,父进程id(7912),worker_1进程id(11640)
子进程worker_2,父进程id(7912),worker_2进程id(8656)
子进程worker_1,执行时间为1.0秒
p1.is_alive=False
p2.is_alive=True
子进程worker_2,执行时间为2.0秒

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