python进程间的通信机制是什么

本文小编为大家详细介绍“python进程间的通信机制是什么”，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇“python进程间的通信机制是什么”文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着小编的思路慢慢深入，一起来学习新知识吧。

进程间通信表示进程之间的数据交换。 为了开发并行应用程序，需要在进程间交换数据。 下图显示了多个子过程之间同步的各种通信机制 

各种通信机制

队列

队列可以用于多进程程序。 多处理模块的Queue类与Queue.Queue类相似。 因此，可以使用相同的API。 Multiprocessing.Queue提供了进程间通信的线程和进程安全FIFO(先进先出)机制。

例子

下面是一个简单的例子，从python官方文档多处理了解Queue类的多处理概念

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()

执行上面示例代码，得到以下结果 -

[42, None, 'hello']

管道

它是一种数据结构，用于在多进程程序中的进程之间进行通信。Pipe()函数返回一对由管道连接的连接对象，默认情况下是双工(双向)。 它的工作原理如下 -
它返回一对代表管道两端的连接对象。
每个对象都有两个方法 - send()和recv()，以在进程之间进行通信。

例子

下面是一个简单的例子，摘自python官方文档多处理，以理解Pipe()函数的多进程概念

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()

执行上面代码，得到以下结果 -

[42, None, 'hello']

管理器

Manager是一类多处理模块，它提供了一种协调所有用户之间共享信息的方式。管理器对象控制服务器进程，该进程管理共享对象并允许其他进程操纵它们。 换句话说，管理器提供了一种方法来创建可以在不同进程之间共享的数据。 以下是Manager对象的不同属性 -

• 管理器的主要属性是控制管理共享对象的服务器进程。

• 另一个重要属性是在任何进程修改它时更新所有共享对象。

例子

以下是使用管理器对象在服务器进程中创建列表记录，然后在该列表中添加新记录的示例。

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()

执行上面代码，得到以下结果 -

A New record is added

Name: Computers
Score: 1

Name: Histoty
Score: 5

Name: Hindi
Score: 9

Name: English
Score: 3

管理器命名空间的概念

Manager类带有名称空间的概念，这是一种在多个进程间共享多个属性的快速方法。 命名空间不具有任何可以调用的公共方法，但它们具有可写的属性。

例子

以下Python脚本示例如何使用命名空间在主进程和子进程之间共享数据 -

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)

执行上面示例代码，得到以下结果 -

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

Ctypes数组和值

Multiprocessing模块提供了Array和Value对象，用于将数据存储在共享内存映射中。 Array是从共享内存分配的Array和Value是从共享内存分配的ctypes对象。
Multiprocessing模块导入Process，Value，Array。

例子

下面的Python脚本是一个从python文档中获取的例子，它利用Ctypes Array和Value在进程间共享一些数据。

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[:])

执行上面示例代码，得到以下结果 -

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

顺序进程(CSP)

CSP用于说明系统与具有并行模型的其他系统的交互。 CSP是通过消息传递编写并发或编程的框架，因此它对于描述并发是有效的

Python PyCSP库

要实现在CSP中找到的核心原语，Python有一个名为PyCSP的库。 它使实现非常简短和易读，因此可以非常容易地理解它。 以下是PyCSP的基本流程网络 

在上面的PyCSP过程网络中，有两个过程 - 进程1和进程2。这些过程通过传递消息通过两个通道 - 通道1和通道2进行通信

安装PyCSP

通过以下命令来安装Python的PyCSP库 -

pip install PyCSP

例子

下面的Python脚本是一个简单的例子，它可以并行运行两个进程。 它是在PyCSP库的帮助下完成的

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()

在上面的脚本中，已经创建了两个函数，即P1和P2，然后用@process进行装饰，将它们转换为进程。执行上面代码后，得到以下输出结果 -

P2 exiting
P1 exiting
Terminating

读到这里，这篇“python进程间的通信机制是什么”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注亿速云行业资讯频道。