一、多任务的概念
1、举个栗子
思考:我们在使用网盘下载资料的时候,为什么要多个任务同时下载呢?
答:多个任务同时执行可以大大提高程序的执行效率
2、提出问题
问题:利用我们目前所学的技术,我们能否实现多任务操作呢?
答:不能,因为之前所写的程序都是单任务的,也就是说一个函数或者方法执行完成 , 另外一个函数或者方法才能执行。要想实现多个任务同时执行就需要使用多任务。多任务的最大好处是充分利用CPU资源,提高程序的执行效率。
3、什么是多任务
多任务是指在同一时间内执行多个任务。
例如: 现在电脑安装的操作系统都是多任务操作系统,可以同时运行着多个软件。
4、多任务的两种表现形式
① 并发
② 并行
5、并发操作
并发:在一段时间内交替去执行多个任务。
例如:对于单核cpu处理多任务,操作系统轮流让各个任务交替执行,假如:软件1执行0.01秒,切换到软件2,软件2执行0.01秒,再切换到软件3,执行0.01秒……这样反复执行下去, 实际上每个软件都是交替执行的 . 但是,由于CPU的执行速度实在是太快了,表面上我们感觉就像这些软件都在同时执行一样 . 这里需要注意单核cpu是并发的执行多任务的。
6、并行操作
并行:在一段时间内真正的同时一起执行多个任务。
对于多核cpu处理多任务,操作系统会给cpu的每个内核安排一个执行的任务,多个内核是真正的一起同时执行多个任务。这里需要注意多核cpu是并行的执行多任务,始终有多个任务一起执行。
二、进程的概念
1、程序中实现多任务的方式
在Python中,想要实现多任务可以使用==多进程==来完成。
2、进程的概念
进程(Process)是资源分配的最小单位,它是操作系统进行资源分配和调度运行的基本单位,通俗理解:一个正在运行的程序就是一个进程。
例如:正在运行的qq , 微信等 他们都是一个进程。
注: 一个程序运行后至少有一个进程
3、多进程的作用
☆ 未使用多进程
思考:
图中是一个非常简单的程序 , 一旦运行hello.py这个程序 , 按照代码的执行顺序 , func_a函数执行完毕后才能执行func_b函数 . 如果可以让func_a和func_b同时运行 , 显然执行hello.py这个程序的效率会大大提升 .
☆ 使用了多进程
三、多进程完成多任务
1、多进程完成多任务
① 导入进程包 import multiprocessing ② 通过进程类创建进程对象 进程对象 = multiprocessing.Process() ③ 启动进程执行任务 进程对象.start()
2、通过进程类创建进程对象
进程对象 = multiprocessing.Process([group [, target=任务名 [, name]]])
参数说明:
参数名 | 说明 |
---|---|
target | 执行的目标任务名,这里指的是函数名(方法名) |
name | 进程名,一般不用设置 |
group | 进程组,目前只能使用None |
3、进程创建与启动的代码
边听音乐边敲代码:
import multiprocessing import time def music():for i in range(3):print('听音乐...')time.sleep(0.2) def coding():for i in range(3):print('敲代码...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':music_process = multiprocessing.Process(target=music)coding_process = multiprocessing.Process(target=coding) music_process.start()coding_process.start()
4、进程执行带有参数的任务
Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])
参数说明:
参数名 | 说明 |
---|---|
args | 以元组的方式给执行任务传参,args表示调用对象的位置参数元组,args=(1,2,'anne',) |
kwargs | 以字典方式给执行任务传参,kwargs表示调用对象的字典,kwargs={'name':'anne','age':18} |
案例:args参数和kwargs参数的使用
import multiprocessing import time def music(num):for i in range(num):print('听音乐...')time.sleep(0.2) def coding(count):for i in range(count):print('敲代码...')time.sleep(0.2) music_process = multiprocessing.Process(target=music, args=(3, )) coding_process = multiprocessing.Process(target=coding, kwargs={'count': 3}) music_process.start() coding_process.start()
案例:多个参数传递
import multiprocessing import time def music(num, name):for i in range(num):print(name)print('听音乐...')time.sleep(0.2) def coding(count):for i in range(count):print('敲代码...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':music_process = multiprocessing.Process(target=music, args=(3, '多任务开始'))coding_process = multiprocessing.Process(target=coding, kwargs={'count': 3}) music_process.start()coding_process.start()
四、获取进程编号
1、进程编号的作用
当程序中进程的数量越来越多时 , 如果没有办法区分主进程和子进程还有不同的子进程 , 那么就无法进行有效的进程管理 , 为了方便管理实际上每个进程都是有自己编号的。
2、两种进程编号
① 获取当前进程编号
getpid()
② 获取当前进程的父进程ppid = parent pid
getppid()
3、获取当前进程编号
import os def work():# 获取当前进程的编号print('work进程编号', os.getpid())# 获取父进程的编号print('work父进程的编号', os.getppid()) work()
案例:获取子进程编号
import multiprocessing import time import os def music(num):print('music>> %d' % os.getpid())for i in range(num):print('听音乐...')time.sleep(0.2) def coding(count):print('coding>> %d' % os.getpid())for i in range(count):print('敲代码...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':music_process = multiprocessing.Process(target=music, args=(3, ))coding_process = multiprocessing.Process(target=coding, kwargs={'count': 3}) music_process.start()coding_process.start()
案例:获取父进程与子进程编号
import multiprocessing import time import os def music(num):print('music>> %d' % os.getpid())print('music主进程>> %d' % os.getppid())for i in range(num):print('听音乐...')time.sleep(0.2) def coding(count):print('coding>> %d' % os.getpid())print('music主进程>> %d' % os.getppid())for i in range(count):print('敲代码...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':print('主进程>> %d' % os.getpid())music_process = multiprocessing.Process(target=music, args=(3, ))coding_process = multiprocessing.Process(target=coding, kwargs={'count': 3}) music_process.start()coding_process.start()
五、进程应用注意点
1、进程间不共享全局变量
实际上==创建一个子进程就是把主进程的资源进行拷贝产生了一个新的进程==,这里的主进程和子进程是互相独立的。
案例:
import multiprocessing my_list = [] def write_data():for i in range(3):my_list.append(i)print('add:', i)print(my_list) def read_data():print('read_data', my_list) if __name__ == '__main__':# 创建写入数据进程write_process = multiprocessing.Process(target=write_data)# 创建读取数据进程read_process = multiprocessing.Process(target=read_data) # 启动进程执行相关任务write_process.start()time.sleep(1)read_process.start()
原理分析:
三个进程分别操作的都是自己进程里面的全局变量my_list, 不会对其它进程里面的全局变量产生影响,所以进程之间不共享全局变量,只不过进程之间的全局变量名字相同而已,但是操作的不是同一个进程里面的全局变量。
知识点小结:
创建子进程会对主进程资源进行拷贝,也就是说子进程是主进程的一个副本,好比是一对双胞胎,之所以进程之间不共享全局变量,是因为操作的不是同一个进程里面的全局变量,只不过不同进程里面的全局变量名字相同而已。
2、主进程与子进程的结束顺序
代码演示:
import multiprocessing import time # 工作函数 def work():for i in range(10):print('工作中...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':# 创建子进程work_process = multiprocessing.Process(target=work)# 启动子进程work_process.start() # 延迟1stime.sleep(1)print('主进程执行完毕')
执行结果:
☆ 解决方案一:设置守护进程
import multiprocessing import time # 工作函数 def work():for i in range(10):print('工作中...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':# 创建子进程work_process = multiprocessing.Process(target=work)# 设置守护主进程,主进程退出后子进程直接销毁,不再执行子进程中的代码work_process.daemon = True# 启动子进程work_process.start() # 延迟1stime.sleep(1)print('主进程执行完毕')
☆ 解决方案二:销毁子进程
import multiprocessing import time # 工作函数 def work():for i in range(10):print('工作中...')time.sleep(0.2) if __name__ == '__main__':# 创建子进程work_process = multiprocessing.Process(target=work)# 启动子进程work_process.start() # 延迟1stime.sleep(1)# 让子进程直接销毁,表示终止执行, 主进程退出之前,把所有的子进程直接销毁就可以了work_process.terminate()print('主进程执行完毕')
提示: 以上两种方式都能保证主进程退出子进程销毁