Python进程详解

ゝ一世哀愁。 2022-03-20 13:37 169阅读 0赞

下面对Python进程进行深入而仔细的学习，首先先让大家了解下什么是Python进程，以及在对Python进程进行处理时注意的相关问题，接下来，就由我给大家进行介绍学习，仅供大家学习。

不过，虽然进程可在单独的内存空间中执行，但除非这些Python进程在单独的处理器上执行，否则，实际并不是“同时”运行的。是由操作系统把处理器的时间片分配给一个进程，用完时间片后就需退出处理器等待另一个时间片的到来。

另一种方式是在在程序中指定多个“执行线程”，让它们在相同的内存空间中工作。这称为“多线程处理”。线程比进程更有效，因为操作系统不必为每个线程创建单独的内存空间。新建进程用os.fork函数。但它只在POSIX系统上可用，在windows版的python中，os模块没有定义os.fork函数。相反，windows程序员用多线程编程技术来完成并发任务。

os.fork函数创建进程的过程是这样的。程序每次执行时，操作系统都会创建一个新进程来运行程序指令。进程还可调用os.fork，要求操作系统新建一个进程。父进程是调用os.fork函数的进程。父进程所创建的进程叫子进程。

每个进程都有一个不重复的进程ID号。或称pid，它对进程进行标识。子进程与父进程完全相同，子进程从父进程继承了多个值的拷贝。如全局变量和环境变量。两个进程的唯一区别是fork的返回值。子进程接收返回值0，而父进程接收子进程的pid作为返回值。

用os.fork创建的子进程和父进程作为异步的并发进程而单独执行。异步是指它们各行其是，相互间不进行同步；并发是指它们可同时执行。所以我们无法知道子进程和父进程的相对速度。

os.wait函数用于等待子进程结束(只适用于UNIX兼容系统)。该函数返回包含两个元素的元组，包括已完成的子进程号pid。以及子进程的退出状态，返回状态为0，表明子进程成功完成。返回状态为正整数表明子进程终止时出错。

如没有子进程，会引发OSError错误。os.wait要求父进程等待它的任何一个子进程结束执行，然后唤醒父进程。要指示父进程等候一个指定的子进程终止，可在父进程中使用os.waitpid函数(只适用于unix兼容系统)。

它可等候一个指定进程结束，然后返回一个双元素元组，其中包括子进程的pid和子进程的退出状态。函数调用将pid作为第一个参数传递。并将一个选项作为第二个选项，如果第一个参数大于0，则waitpid会等待该pid结束，如果第一个参数是-1，则会等候所有子进程，也就和os.wait一样。

用os.system 和 os.exec函数族来执行系统命令和其它程序。os.system使用shell来执行系统命令，然后在命令结束之后把控制权返回给原始进程；os.exec函数族在执行完命令后不将控制权返回给调用进程。它会接管Python进程，pid不变。这两个函数支持unix和windows平台。

os.popen()函数可执行命令，并获得命令的stdout流。函数要取得两个参数，一个是要执行的命令，另一个是调用函数所用的模式。如“r"只读模式。os.popen2()函数执行命令，并获得命令的stdout流和stdin流。函数返回一个元组，其中包含有两个文件对象，一个对象对应stdin流，一个对象对应stdout流。

进程使用IPC机制在进程间传递信息，一种IPC机制是“管道”，它是一种类似于文件的对象，提供单向通信渠道。父进程可打开一个管道，再分支一个子进程。父进程使用管道将信息写入(发送到)子进程，而子进程使用管道从父进程读取信息。在python中使用os.pipe函数创建管道。

os.\_exit()类似于sys.exit()，但它不执行任何的清除工作(例如刷新缓冲区)。所以os.\_exit()尤其适用于退出子进程。如果程序使用sys.exit()，操作系统会回收父进程或其它子进程可能仍然需要的资源。传给os.\_exit()函数的参数必须是进程的退出状态。退出状态为0，表示正常终止。

进程也可用信号进行通信。所谓“信号”，是操作系统采取异步方式传给程序的消息。如CTRL+C会传递一个“中断信号”，通常该信号导致程序中止。然而程序完全可以指定用不同的行动来响应任何一个信号。在信号处理中，程序要接收信号，并根据那个信号采取一项行动。

错误(例如向已关闭管道写入)、事件(例如计时器变成0)以及用户输入(例如按ctrl+c)都会产生信号。针对每个信号，每个python程序都有一个默认的信号处理程序，并不是所有操作系统。

都能从一个正在运行的程序创建单独的进程，所以，进程管理是移植性最差的一项Python进程特性。每个系统都定义了特有信号集。signal是依赖于具体平台的模块，其中只包含系统定义的信号。

fork 是 python linux下 os 模块下的一个方法，用来创建一个子进程。

1、有时，程序在一个进程中运行可能会遇到一些问题。如进程可能会占用过多的内存或者打开太多的文件，或者根本无法运行。

2、一般来说，需要将进程分为两个，在子进程中执行一些代码，然后向父进程总返回结果。

这个过程是通过管道来实现的。os.pipe()创建一个管道。一个管道包括两个端，一个读（父进程）一个写（子进程）。子进程将结果写入写端，然后关闭之。父进程从读端读出。

以os.fork()创建新进程，复制所有文件描述符。则父子进程都有了管道的读端和写端的拷贝。直到管道一端的所有拷贝都被关闭，那么管道才关闭，因而在创建子进程之后需要调用os.close()关闭父进程的写端。

所以，运行过程是：

---创建管道

---创建子进程。

子进程：

----需要关闭管道读端

----开始执行

----向写端写入结果

----进程死亡

父进程：

----关闭管道写端

----从读端读取数据直到子进程死亡或者关闭

----调用waitpid方法确保子进程已经被撤销（在FreeBSD中不这么做，那么子进程永远不会被死亡）

----进程输出

3、代码

#!/usr/bin/env python
    import os, sys
    print "I'm going to fork now - the child will write something to a pipe, and the parent will read it back"
    r, w = os.pipe()           # r,w是文件描述符, 不是文件对象
    pid = os.fork()
    if pid:
        # 父进程
        os.close(w)           # 关闭一个文件描述符
        r = os.fdopen(r)      # 将r转化为文件对象
        print "parent: reading"
        txt = r.read()
        os.waitpid(pid, 0)   # 确保子进程被撤销
    else:
        # 子进程             
        os.close(r)
        w = os.fdopen(w, 'w')
        print "child: writing"
        w.write("here's some text from the child")
        w.close()
        print "child: closing"
        sys.exit(0)
    print "parent: got it; text =", txt