Python進程詳解

下面對Python進程進行深入而仔細的學習,首先先讓大家瞭解下什麼是Python進程,以及在對Python進程進行處理時注意的相關問題,接下來,就由我給大家進行介紹學習,僅供大家學習。

不過,雖然進程可在單獨的內存空間中執行,但除非這些Python進程在單獨的處理器上執行,否則,實際並不是“同時”運行的。是由操作系統把處理器的時間片分配給一個進程,用完時間片後就需退出處理器等待另一個時間片的到來。

另一種方式是在在程序中指定多個“執行線程”,讓它們在相同的內存空間中工作。這稱爲“多線程處理”。線程比進程更有效,因爲操作系統不必爲每個線程創建單獨的內存空間。新建進程用os.fork函數。但它只在POSIX系統上可用,在windows版的python中,os模塊沒有定義os.fork函數。相反,windows程序員用多線程編程技術來完成併發任務。

os.fork函數創建進程的過程是這樣的。程序每次執行時,操作系統都會創建一個新進程來運行程序指令。進程還可調用os.fork,要求操作系統新建一個進程。父進程是調用os.fork函數的進程。父進程所創建的進程叫子進程

每個進程都有一個不重複的進程ID號。或稱pid,它對進程進行標識。子進程與父進程完全相同,子進程從父進程繼承了多個值的拷貝。如全局變量和環境變量。兩個進程的唯一區別是fork的返回值。子進程接收返回值0,而父進程接收子進程pid作爲返回值。

用os.fork創建的子進程和父進程作爲異步的併發進程而單獨執行。異步是指它們各行其是,相互間不進行同步;併發是指它們可同時執行。所以我們無法知道子進程和父進程的相對速度。

os.wait函數用於等待子進程結束(只適用於UNIX兼容系統)。該函數返回包含兩個元素的元組,包括已完成的子進程pid。以及子進程的退出狀態,返回狀態爲0,表明子進程成功完成。返回狀態爲正整數表明子進程終止時出錯。

如沒有子進程,會引發OSError錯誤。os.wait要求父進程等待它的任何一個子進程結束執行,然後喚醒父進程。要指示父進程等候一個指定的子進程終止,可在父進程中使用os.waitpid函數(只適用於unix兼容系統)。

它可等候一個指定進程結束,然後返回一個雙元素元組,其中包括子進程pid和子進程的退出狀態。函數調用將pid作爲第一個參數傳遞。並將一個選項作爲第二個選項,如果第一個參數大於0,則waitpid會等待該pid結束,如果第一個參數是-1,則會等候所有子進程,也就和os.wait一樣。

用os.system 和 os.exec函數族來執行系統命令和其它程序。os.system使用shell來執行系統命令,然後在命令結束之後把控制權返回給原始進程;os.exec函數族在執行完命令後不將控制權返回給調用進程。它會接管Python進程,pid不變。這兩個函數支持unix和windows平臺。

os.popen()函數可執行命令,並獲得命令的stdout流。函數要取得兩個參數,一個是要執行的命令,另一個是調用函數所用的模式。如“r"只讀模式。os.popen2()函數執行命令,並獲得命令的stdout流和stdin流。函數返回一個元組,其中包含有兩個文件對象,一個對象對應stdin流,一個對象對應stdout流。

進程使用IPC機制在進程間傳遞信息,一種IPC機制是“管道”,它是一種類似於文件的對象,提供單向通信渠道。父進程可打開一個管道,再分支一個子進程。父進程使用管道將信息寫入(發送到)子進程,而子進程使用管道從父進程讀取信息。在python中使用os.pipe函數創建管道。

os._exit()類似於sys.exit(),但它不執行任何的清除工作(例如刷新緩衝區)。所以os._exit()尤其適用於退出子進程。如果程序使用sys.exit(),操作系統會回收父進程或其它子進程可能仍然需要的資源。傳給os._exit()函數的參數必須是進程的退出狀態。退出狀態爲0,表示正常終止。

進程也可用信號進行通信。所謂“信號”,是操作系統採取異步方式傳給程序的消息。如CTRL+C會傳遞一個“中斷信號”,通常該信號導致程序中止。然而程序完全可以指定用不同的行動來響應任何一個信號。在信號處理中,程序要接收信號,並根據那個信號採取一項行動。

錯誤(例如向已關閉管道寫入)、事件(例如計時器變成0)以及用戶輸入(例如按ctrl+c)都會產生信號。針對每個信號,每個python程序都有一個默認的信號處理程序,並不是所有操作系統。

都能從一個正在運行的程序創建單獨的進程,所以,進程管理是移植性最差的一項Python進程特性。每個系統都定義了特有信號集。signal是依賴於具體平臺的模塊,其中只包含系統定義的信號。


fork 是 python linux下 os 模塊下的一個方法,用來創建一個子進程。

1、有時,程序在一個進程中運行可能會遇到一些問題。如進程可能會佔用過多的內存或者打開太多的文件,或者根本無法運行。

2、一般來說,需要將進程分爲兩個,在子進程中執行一些代碼,然後向父進程總返回結果。

     這個過程是通過管道來實現的。os.pipe()創建一個管道。一個管道包括兩個端,一個讀(父進程)一個寫(子進程)。子進程將結果寫入寫端,然後關閉之。父進程從讀端讀出。

    以os.fork()創建新進程,複製所有文件描述符。則父子進程都有了管道的讀端和寫端的拷貝。直到管道一端的所有拷貝都被關閉,那麼管道才關閉,因而在創建子進程之後需要調用os.close()關閉父進程的寫端。

   所以,運行過程是:

           ---創建管道

           ---創建子進程。

   子進程:

           ----需要關閉管道讀端

           ----開始執行

           ----向寫端寫入結果

           ----進程死亡

  父進程:

           ----關閉管道寫端

           ----從讀端讀取數據直到子進程死亡或者關閉

           ----調用waitpid方法確保子進程已經被撤銷(在FreeBSD中不這麼做,那麼子進程永遠不會被死亡)

           ----進程輸出

3、代碼

#!/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, 不是文件對象
pid = os.fork()
if pid:
    # 父進程
    os.close(w)           # 關閉一個文件描述符
    r = os.fdopen(r)      # 將r轉化爲文件對象
    print "parent: reading"
    txt = r.read()
    os.waitpid(pid, 0)   # 確保子進程被撤銷
else:
    # 子進程             
    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


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