進程-同步互斥機制

【同步互斥】

1.同步互斥機制

1. 目的：
   解決對共有資源操作產生的爭奪

2. 臨界資源：
   多個進程或線程都能夠操作的資源(例如終端)

3. 臨界區：
   操作臨界資源的代碼段

4. 同步：
   同步是一種合作關係，爲完成某個任務多進程和多線程之間形成一種協調，
   按照約定或條件依次執行操作臨界資源，相互告知資源使用情況。
   （這種協調可能是因爲阻塞關係達成的）

5. 互斥：
   互斥是一種制約關係，當一個進程或者線程進入臨界區會進行加鎖的操作。
   此時其他進程（線程）再企圖使用臨界資源時就會阻塞，直到資源被釋放才能使用。

2.同步互斥方法：

• Event 事件：
  from multiprocessing import Event

1. 創建事件對象：
   e = Event()
2. 事件阻塞：
   e = wait([timeout])
3. 事件設置：
   e.set()
   對事件對象進行設置，此時wait判斷如果事件被set則結束阻塞
   e處於設置狀態，e.wait()不在阻塞
4. 事件清除：
   e.clear()
   e處於未設置狀態，e.wait()阻塞
5. 事件判斷：
   e.is_set()
   判斷e的當前狀態.檢測對象是否被設置，設置返回True,事件阻塞爲False

示例1：

# event_test.py  
from multiprocessing import Event  
  
# 創建事件對象  
e = Event()  
print(e.is_set())  
e.set()  
# 將設置清除 wait又堵塞  
e.clear()  
e.wait()  
print(e.is_set())  

示例2：

from multiprocessing import Process,Event
from time import sleep

def wait_event():
    print('想操作臨界區但是要等待事件設置')
    e.wait()
    print('終於輪到我操作臨界區了',e.is_set())

def wait_event_timeout():
    print('也想操作臨界區但是也要等2秒吧')
    e.wait(2)
    print('2秒到了我不等了',e.is_set())

e = Event()
p1 = Process(target=wait_event)
p2 = Process(target=wait_event_timeout)

p1.start()
p2.start()

print('假裝主進程在操作臨界資源')
sleep(3)
e.set()
print('開放臨界資源')

p1.join()
p2.join()
--------------------------------------
假裝主進程在操作臨界資源
想操作臨界區但是要等待事件設置
也想操作臨界區但是也要等2秒吧
2秒到了我不等了 False
開放臨界資源
終於輪到我操作臨界區了 True
----------------------------------------------------------------------

• 鎖 Lock
  from multiprocessing import Lock

1. 創建鎖對象：
   lock = Lock()
2. 上鎖：
   lock.acquire() 上鎖
3. 解鎖：
   lock.release()
   上鎖狀態：此時執行acquire()操作會阻塞
   解鎖狀態：執行acquire()操作爲非阻塞
4. with lock:---->　上鎖
   …
   …
   -----> with代碼段結束後自動解鎖

示例：

from multiprocessing import Process,Lock
import sys
from time import sleep

# sys.stdout標準輸出流作爲所有進程的臨界資源

def writer1():
    # 上鎖
    lock.acquire()
    for i in range(5):
	sleep(1)
	sys.stdout.write('writer1輸出\n')
	# write不會自動換行，所以加上\n
    # 解鎖
    lock.release()

def writer2():
    # with方式上鎖
    with lock:
	for i in range(5):
	    sleep(1)
	    sys.stdout.write('writer2輸出\n')
	    # with代碼段結束後自動解鎖

# 創建鎖
lock = Lock()

w1 = Process(target=writer1)
w2 = Process(target=writer2)

w1.start()
w2.start()

w1.join()
w2.join()
在終端打印結果：
# 輸出5個writer1,輸出5個writer2.誰先搶佔到誰先輸出5個