python進程間的通信機制是什么

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進程間通信表示進程之間的數據交換。 為了開發并行應用程序，需要在進程間交換數據。 下圖顯示了多個子過程之間同步的各種通信機制 

各種通信機制

隊列

隊列可以用于多進程程序。 多處理模塊的Queue類與Queue.Queue類相似。 因此，可以使用相同的API。 Multiprocessing.Queue提供了進程間通信的線程和進程安全FIFO(先進先出)機制。

例子

下面是一個簡單的例子，從python官方文檔多處理了解Queue類的多處理概念

from multiprocessing import Process, Queue
import queue
import random
def f(q):
   q.put([42, None, 'hello'])
def main():
   q = Queue()
   p = Process(target = f, args = (q,))
   p.start()
   print (q.get())
if __name__ == '__main__':
   main()

執行上面示例代碼，得到以下結果 -

[42, None, 'hello']

管道

它是一種數據結構，用于在多進程程序中的進程之間進行通信。Pipe()函數返回一對由管道連接的連接對象，默認情況下是雙工(雙向)。 它的工作原理如下 -
它返回一對代表管道兩端的連接對象。
每個對象都有兩個方法 - send()和recv()，以在進程之間進行通信。

例子

下面是一個簡單的例子，摘自python官方文檔多處理，以理解Pipe()函數的多進程概念

from multiprocessing import Process, Pipe

def f(conn):
   conn.send([42, None, 'hello'])
   conn.close()

if __name__ == '__main__':
   parent_conn, child_conn = Pipe()
   p = Process(target = f, args = (child_conn,))
   p.start()
   print (parent_conn.recv())
   p.join()

執行上面代碼，得到以下結果 -

[42, None, 'hello']

管理器

Manager是一類多處理模塊，它提供了一種協調所有用戶之間共享信息的方式。管理器對象控制服務器進程，該進程管理共享對象并允許其他進程操縱它們。 換句話說，管理器提供了一種方法來創建可以在不同進程之間共享的數據。 以下是Manager對象的不同屬性 -

• 管理器的主要屬性是控制管理共享對象的服務器進程。

• 另一個重要屬性是在任何進程修改它時更新所有共享對象。

例子

以下是使用管理器對象在服務器進程中創建列表記錄，然后在該列表中添加新記錄的示例。

import multiprocessing

def print_records(records):
   for record in records:
      print("Name: {0}\nScore: {1}\n".format(record[0], record[1]))

def insert_record(record, records):
   records.append(record)
      print("A New record is added\n")

if __name__ == '__main__':
   with multiprocessing.Manager() as manager:

      records = manager.list([('Computers', 1), ('Histoty', 5), ('Hindi',9)])
      new_record = ('English', 3)

      p1 = multiprocessing.Process(target = insert_record, args = (new_record, records))
      p2 = multiprocessing.Process(target = print_records, args = (records,))
      p1.start()
      p1.join()
      p2.start()
      p2.join()

執行上面代碼，得到以下結果 -

A New record is added

Name: Computers
Score: 1

Name: Histoty
Score: 5

Name: Hindi
Score: 9

Name: English
Score: 3

管理器命名空間的概念

Manager類帶有名稱空間的概念，這是一種在多個進程間共享多個屬性的快速方法。 命名空間不具有任何可以調用的公共方法，但它們具有可寫的屬性。

例子

以下Python腳本示例如何使用命名空間在主進程和子進程之間共享數據 -

import multiprocessing

def Mng_NaSp(using_ns):

   using_ns.x +=5
   using_ns.y *= 10

if __name__ == '__main__':
   manager = multiprocessing.Manager()
   using_ns = manager.Namespace()
   using_ns.x = 1
   using_ns.y = 1

   print ('before', using_ns)
   p = multiprocessing.Process(target = Mng_NaSp, args = (using_ns,))
   p.start()
   p.join()
   print ('after', using_ns)

執行上面示例代碼，得到以下結果 -

before Namespace(x = 1, y = 1)
after Namespace(x = 6, y = 10)

Ctypes數組和值

Multiprocessing模塊提供了Array和Value對象，用于將數據存儲在共享內存映射中。 Array是從共享內存分配的Array和Value是從共享內存分配的ctypes對象。
Multiprocessing模塊導入Process，Value，Array。

例子

下面的Python腳本是一個從python文檔中獲取的例子，它利用Ctypes Array和Value在進程間共享一些數據。

def f(n, a):
   n.value = 3.1415927
   for i in range(len(a)):
   a[i] = -a[i]

if __name__ == '__main__':
   num = Value('d', 0.0)
   arr = Array('i', range(10))

   p = Process(target = f, args = (num, arr))
   p.start()
   p.join()
   print (num.value)
   print (arr[:])

執行上面示例代碼，得到以下結果 -

3.1415927
[0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9]

順序進程(CSP)

CSP用于說明系統與具有并行模型的其他系統的交互。 CSP是通過消息傳遞編寫并發或編程的框架，因此它對于描述并發是有效的

Python PyCSP庫

要實現在CSP中找到的核心原語，Python有一個名為PyCSP的庫。 它使實現非常簡短和易讀，因此可以非常容易地理解它。 以下是PyCSP的基本流程網絡 

在上面的PyCSP過程網絡中，有兩個過程 - 進程1和進程2。這些過程通過傳遞消息通過兩個通道 - 通道1和通道2進行通信

安裝PyCSP

通過以下命令來安裝Python的PyCSP庫 -

pip install PyCSP

例子

下面的Python腳本是一個簡單的例子，它可以并行運行兩個進程。 它是在PyCSP庫的幫助下完成的

from pycsp.parallel import *
import time
@process
def P1():
   time.sleep(1)
   print('P1 exiting')
@process
def P2():
   time.sleep(1)
   print('P2 exiting')
def main():
   Parallel(P1(), P2())
   print('Terminating')
if __name__ == '__main__':
   main()

在上面的腳本中，已經創建了兩個函數，即P1和P2，然后用@process進行裝飾，將它們轉換為進程。執行上面代碼后，得到以下輸出結果 -

P2 exiting
P1 exiting
Terminating

讀到這里，這篇“python進程間的通信機制是什么”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。