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进程池的使用 | 手把手教你入门Python之一百零九

简介: 当需要创建的子进程数量不多时,可以直接利用multiprocessing中的Process动态成生多个进程,但如果是上百甚至上千个目标,手动的去创建进程的工作量巨大,此时就可以用到multiprocessing模块提供的Pool方法。
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本文来自于千锋教育在阿里云开发者社区学习中心上线课程《Python入门2020最新大课》,主讲人姜伟。

进程池的使用

当需要创建的子进程数量不多时,可以直接利用multiprocessing中的Process动态成生多个进程,但如果是上百甚至上千个目标,手动的去创建进程的工作量巨大,此时就可以用到multiprocessing模块提供的Pool方法。

Pool

开启过多的进程并不能提高你的效率,反而会降低你的效率,假设有500个任务,同时开启500个进程,这500个进程除了不能一起执行之外(cpu没有那么多核),操作系统调度这500个进程,让他们平均在4个或8个cpu上执行,这会占用很大的空间。

如果要启动大量的子进程,可以用进程池的方式批量创建子进程:

def task(n):
    print('{}----->start'.format(n))
    time.sleep(1)
    print('{}------>end'.format(n))


if __name__ == '__main__':
    p = Pool(8)  # 创建进程池,并指定线程池的个数,默认是CPU的核数
    for i in range(1, 11):
        # p.apply(task, args=(i,)) # 同步执行任务,一个一个的执行任务,没有并发效果
        p.apply_async(task, args=(i,)) # 异步执行任务,可以达到并发效果
    p.close()
    p.join()

进程池获取任务的执行结果:

def task(n):
    print('{}----->start'.format(n))
    time.sleep(1)
    print('{}------>end'.format(n))
    return n ** 2


if __name__ == '__main__':
    p = Pool(4)
    for i in range(1, 11):
        res = p.apply_async(task, args=(i,))  # res 是任务的执行结果
        print(res.get())  # 直接获取结果的弊端是,多任务又变成同步的了
       p.close()
    # p.join()  不需要再join了,因为 res.get()本身就是一个阻塞方法

异步获取线程的执行结果:

import time
from multiprocessing.pool import Pool


def task(n):
    print('{}----->start'.format(n))
    time.sleep(1)
    print('{}------>end'.format(n))
    return n ** 2


if __name__ == '__main__':
    p = Pool(4)
    res_list = []
    for i in range(1, 11):
        res = p.apply_async(task, args=(i,))
        res_list.append(res)  # 使用列表来保存进程执行结果
    for re in res_list: 
        print(re.get())
    p.close()

初始化Pool时,可以指定一个最大进程数,当有新的请求提交到Pool中时,如果池还没有满,那么就会创建一个新的进程用来执行该请求;但如果池中的进程数已经达到指定的最大值,那么该请求就会等待,直到池中有进程结束,才会用之前的进程来执行新的任务,请看下面的实例:

from multiprocessing import Pool
import os, time, random


def worker(msg):
    t_start = time.time()
    print("%s开始执行,进程号为%d" % (msg, os.getpid()))
    # random.random()随机生成0~1之间的浮点数
    time.sleep(random.random() * 2)
    t_stop = time.time()
    print(msg, "执行完毕,耗时%0.2f" % (t_stop - t_start))


if __name__ == '__main__':
    po = Pool(3)  # 定义一个进程池,最大进程数3
    for i in range(0, 10):
        # Pool().apply_async(要调用的目标,(传递给目标的参数元祖,))
        # 每次循环将会用空闲出来的子进程去调用目标
        po.apply_async(worker, (i,))

    print("----start----")
    po.close()  # 关闭进程池,关闭后po不再接收新的请求
    po.join()  # 等待po中所有子进程执行完成,必须放在close语句之后
    print("-----end-----")

运行效果:

----start----
0开始执行,进程号为21466
1开始执行,进程号为21468
2开始执行,进程号为21467
0 执行完毕,耗时1.01
3开始执行,进程号为21466
2 执行完毕,耗时1.24
4开始执行,进程号为21467
3 执行完毕,耗时0.56
5开始执行,进程号为21466
1 执行完毕,耗时1.68
6开始执行,进程号为21468
4 执行完毕,耗时0.67
7开始执行,进程号为21467
5 执行完毕,耗时0.83
8开始执行,进程号为21466
6 执行完毕,耗时0.75
9开始执行,进程号为21468
7 执行完毕,耗时1.03
8 执行完毕,耗时1.05
9 执行完毕,耗时1.69
-----end-----

multiprocessing.Pool常用函数解析:

  • apply_async(func[, args[, kwds]]) :使用非阻塞方式调用func(并行执行,堵塞方式必须等待上一个进程退出才能执行下一个进程),args为传递给func的参数列表,kwds为传递给func的关键字参数列表;
  • close():关闭Pool,使其不再接受新的任务;
  • terminate():不管任务是否完成,立即终止;
  • join():主进程阻塞,等待子进程的退出, 必须在close或terminate之后使用;

进程池中的Queue

如果要使用Pool创建进程,就需要使用multiprocessing.Manager()中的Queue(),而不是multiprocessing.Queue(),否则会得到一条如下的错误信息:

RuntimeError: Queue objects should only be shared between processes through inheritance.

下面的实例演示了进程池中的进程如何通信:

# 修改import中的Queue为Manager
from multiprocessing import Manager, Pool
import os, time, random


def reader(q):
    print("reader启动(%s),父进程为(%s)" % (os.getpid(), os.getppid()))
    for i in range(q.qsize()):
        print("reader从Queue获取到消息:%s" % q.get(True))


def writer(q):
    print("writer启动(%s),父进程为(%s)" % (os.getpid(), os.getppid()))
    for i in "helloworld":
        q.put(i)


if __name__ == "__main__":
    print("(%s) start" % os.getpid())
    q = Manager().Queue()  # 使用Manager中的Queue
    po = Pool()
    po.apply_async(writer, (q,))

    time.sleep(1)  # 先让上面的任务向Queue存入数据,然后再让下面的任务开始从中取数据

    po.apply_async(reader, (q,))
    po.close()
    po.join()
    print("(%s) End" % os.getpid())

运行结果:

(4171) start
writer启动(4173),父进程为(4171)
reader启动(4174),父进程为(4171)
reader从Queue获取到消息:h
reader从Queue获取到消息:e
reader从Queue获取到消息:l
reader从Queue获取到消息:l
reader从Queue获取到消息:o
reader从Queue获取到消息:w
reader从Queue获取到消息:o
reader从Queue获取到消息:r
reader从Queue获取到消息:l
reader从Queue获取到消息:d
(4171) End

join方法的使用

# join 线程和进程都有join方法
import threading
import time

x = 10


def test(a, b):
    time.sleep(1)
    global x
    x = a + b


# test(1, 1)
# print(x)  # 2

t = threading.Thread(target=test, args=(1, 1))
t.start()
t.join()  # 让主线程等待

print(x)  # 10

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