Python中的多处理 | Set 2(进程之间的通信)

在上一篇中，我们了解了Python中的多处理以及如何在主进程和子进程之间共享数据。在这篇文章中，我们将进一步探讨进程间通信的几种方式。

队列（Queue）

队列是一种常见的进程间通信方式，它类似于列表，但可以安全地在多个进程之间共享。Python中的Queue模块提供了这种功能。

我们看下面的例子：

import multiprocessing

def square_list(mylist, q):
    """
    计算平方并将结果放入队列中
    """
    for num in mylist:
        q.put(num * num)

def main():
    # 创建进程间通信的队列
    q = multiprocessing.Queue()

    # 创建进程
    p1 = multiprocessing.Process(target=square_list, args=([1, 2, 3, 4], q,))
    p2 = multiprocessing.Process(target=square_list, args=([5, 6, 7, 8], q,))

    # 启动进程
    p1.start()
    p2.start()

    # 等待进程完成
    p1.join()
    p2.join()

    # 获取队列中的结果并打印
    while not q.empty():
       print(q.get())

if __name__ == '__main__':
    main()

在这个例子中，我们创建了两个进程，每个进程都有一些数字列表，它们将每个数字的平方计算并将其结果放入队列中。然后我们等待进程完成，获取队列的结果并将其打印出来。运行结果如下：

1
4
9
16
25
36
49
64

管道（Pipe）

管道提供了另一种进程间通信方式，它比队列更加灵活，但也更加复杂。Python中的Pipe模块提供了这种功能。

让我们看下面的例子：

import multiprocessing

def square_list(mylist, conn):
    """
    计算平方并将结果发送到管道中
    """
    for num in mylist:
        conn.send(num * num)

    # 发送完毕后关闭管道
    conn.close()

def main():
    # 创建管道
    parent_conn, child_conn = multiprocessing.Pipe()

    # 创建进程
    p = multiprocessing.Process(target=square_list, args=([1, 2, 3, 4], child_conn,))

    # 启动进程
    p.start()

    # 获取管道中的结果并打印
    while True:
        try:
            print(parent_conn.recv())
        except EOFError:
            break

    # 等待进程完成
    p.join()

if __name__ == '__main__':
    main()

在这个例子中，我们创建了一个管道，并将其作为参数传递给进程。每个进程都有一些数字列表，它们将每个数字的平方计算并将其结果发送到管道中。然后我们获取管道的结果并将其打印出来。运行结果如下：

1
4
9
16

共享内存（Shared Memory）

共享内存是一种高效的进程间通信方式，它允许多个进程访问同一块内存区域。Python中的multiprocessing模块提供了Value和Array类，用于在进程之间共享内存。

让我们看下面的例子：

import multiprocessing

def square_list(mylist, result):
    """
    计算平方并将结果存储在共享数组中
    """
    for idx, num in enumerate(mylist):
        result[idx] = num * num

def main():
    # 创建共享数组
    result = multiprocessing.Array('i', 4)

    # 创建进程
    p = multiprocessing.Process(target=square_list, args=([1, 2, 3, 4], result,))

    # 启动进程
    p.start()

    # 等待进程完成
    p.join()

    # 打印共享数组的值
    print(result[:])

if __name__ == '__main__':
    main()

在这个例子中，我们创建了一个共享数组，并将其作为参数传递给进程。进程将每个数字的平方计算并将其结果存储在共享数组中。然后我们打印共享数组的值。运行结果如下：

array('i', [1, 4, 9, 16])

其他方式

除了上述方法，Python中还有一些其他进程间通信方式。例如：

• Manager类：它提供了一种用于在进程之间共享Python对象的高级方法。它通过使用服务器进程来实现。
• 信号（Signals）：它允许一个进程向另一个进程发送信号。这些信号可以被用来通知进程某些事件的发生。

总结

在这篇文章中，我们了解了Python中的进程间通信以及将数据共享在多个进程之间的几种方法。每种方法都有其优缺点，可以根据情况选择适当的方法。在实际使用时，还需要考虑进程安全和性能等问题。