Python學習筆記(二十四)：在 linux 系統下使用 fork() 創建子進程

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進程：

編寫完畢的代碼，在沒有運行的時候，稱之爲程序；

正在運行的代碼，就稱之爲進程；

進程，除了包含代碼以外，還有需要運行的環境等，所以和程序是有區別的；

 

fork() 方法創建子進程：

Python 的 os 模塊，封裝了常見的系統調用，其中就包括 fork()，可以在 python 程序中輕鬆的創建子進程；

注意：fork() 方法只能用在類 linux 系統下，不能用在 windows 系統下；

先看下面一段代碼：

# 導入 os 模塊
import os

# 調用 fork() 方法創建子進程
os.fork()
print("hello")

輸出結果：

可以發現，代碼裏只有一個輸出語句，但是實際上輸出了兩次；

這是因爲：

• 程序執行到 os.fork() 時，操作系統會創建一個新的進程（子進程），然後複製父進程的所有信息到子進程中；

• 然後父進程和子進程都會從 fork() 函數中得到一個返回值，子進程永遠返回 0，而父進程返回子進程的 id 號；

將上面代碼改成如下所示：

# 導入 os 模塊
import os

# 調用 fork() 方法創建子進程，並獲取返回值
pid = os.fork()

# 輸出 fork() 方法返回的值
print("pid：", pid)

輸出結果爲：

如果子進程中有耗時的操作，當父進程先執行結束的時候，雖然程序看似已經結束了，但是子進程並不會立刻結束，而是等子進程中的代碼執行完畢之後纔會結束：

import os
import time

# 調用 fork() 方法創建子進程，並獲取返回值
pid = os.fork()

# 輸出 fork() 方法返回的值
print("pid：", pid)

# 在子進程中模擬耗時操作
if (pid == 0):
    print("=== 子進程開始 ===")
    time.sleep(2)   # 延遲 2 秒
    print("=== 子進程結束 ===")
else:
    print("=== 父進程 ===")

輸出結果：

 

os.getpid() 和 os.getppid()：

getpid()：獲取當前進程的 id（get process id）；

getppid()：獲取父進程的 id（get parent process id）；

# 導入 os 模塊
import os

# 調用 fork() 方法創建子進程，並獲取返回值
pid = os.fork()

# 輸出 fork() 方法返回的值
print("pid：", pid)

# os.getpid()：獲取當前進程 id
# os.getppid()：獲取父進程 id
if (pid > 0):
    print("父進程：", os.getpid())
else:
    print("子進程：%d === 父進程：%d" %(os.getpid(), os.getppid()))

輸出結果：

 

多進程修改全局變量：

多進程中，每個進程中所有數據（包括全局變量）都各自擁有一份，互不影響；即多進程數據不共享；

import os
import time

# 定義一個全局變量
num = 10

# 創建子進程
pid = os.fork()

if (pid == 0):
    # 在子進程中改變 num 的值
    num += 10
    print("子進程：", num)
else:
    # 延遲 1 秒，是爲了保證子進程一定先執行完畢
    time.sleep(1)
    print("父進程：", num)

輸出結果：

 

多個 fork() 的情況：

先看下面一段代碼：

import os

# 第一次使用 fork 創建子進程
pid = os.fork()
if pid == 0:
    print("=== 1 ===")
else:
    print("=== 2 ===")

# 第二次使用 fork 創建子進程
pid = os.fork()
if pid == 0:
    print("=== 11 ===")
else:
    print("=== 22 ===")

輸出結果：

原理分析：

• 當程序運行到 “第一次使用 fork 創建子進程時”，此時有兩個進程，一個父進程，一個子進程；

• 我們知道，程序在創建子進程的時候，會把父進程中的所有信息全部複製到子進程中；那麼就是說 “第二次使用 fork 創建子進程” 的代碼，在父進程和子進程中各有一份；

• 所以，當父進程執行到 “第二次使用 fork 創建子進程” 的時候，又創建了一個子進程，就是說一個父進程創建了兩個子進程；此時會輸出一遍 11 和 22；

• 而當 “第一次使用 fork 創建的子進程” 也執行到 “第二次使用 fork 創建子進程” 時，子進程又創建了一個孫子進程，那麼理所當然的子進程就變成了孫子進程的父進程；那麼此時又會再輸出一遍 11 和 22；

• 所以 11 和 22 總共輸出了兩次；

• 程序中總共有 4 個進程，分別是父進程，大兒子進程，二兒子進程，以及大兒子進程的子進程；