【从零学习python 】84.深入理解线程和进程

2024-02-29 20:29:45 浏览数 (2)

线程和进程

功能

进程,能够完成多任务,比如在一台电脑上能够同时运行多个QQ。 线程,能够完成多任务,比如一个QQ中的多个聊天窗口。

定义的不同

  • 进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
  • 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

区别

  • 一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。
  • 线程的划分尺度小于进程(资源比进程少),使得多线程程序的并发性高。
  • 进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。
  • 线程不能够独立执行,必须依存在进程中。可以将进程理解为工厂中的一条流水线,而其中的线程就是这个流水线上的工人。

优缺点

线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;而进程则相反。

进程间通信-Queue

代码语言:javascript复制
from multiprocessing import Queue

q = Queue(3)  # 初始化一个Queue对象,最多可接收三条put消息
q.put("消息1")
q.put("消息2")
print(q.full())  # False
q.put("消息3")
print(q.full())  # True

# 因为消息列队已满下面的try都会抛出异常,第一个try会等待2秒后再抛出异常,第二个Try会立刻抛出异常
try:
    q.put("消息4", True, 2)
except:
    print("消息列队已满,现有消息数量:%s" % q.qsize())

try:
    q.put_nowait("消息4")
except:
    print("消息列队已满,现有消息数量:%s" % q.qsize())

# 推荐的方式,先判断消息列队是否已满,再写入
if not q.full():
    q.put_nowait("消息4")

# 读取消息时,先判断消息列队是否为空,再读取
if not q.empty():
    for i in range(q.qsize()):
        print(q.get_nowait())

说明:

  • 初始化Queue()对象时(例如:q=Queue()),若括号中没有指定最大可接收的消息数量,或数量为负值,那么就代表可接受的消息数量没有上限(直到内存的尽头)。
  • Queue.qsize():返回当前队列包含的消息数量。
  • Queue.empty():如果队列为空,返回True,反之返回False
  • Queue.full():如果队列满了,返回True,反之返回False
  • Queue.get([block[, timeout]]):获取队列中的一条消息,然后将其从队列中移除,block默认值为True
    • 如果block使用默认值,且没有设置timeout(单位秒),消息队列如果为空,此时程序将被阻塞(停在读取状态),直到从消息队列中读到消息为止。如果设置了timeout,则会等待timeout秒,若还没读取到任何消息,则抛出"Queue.Empty"异常。
    • 如果block值为False,消息队列如果为空,则会立刻抛出"Queue.Empty"异常。
  • Queue.get_nowait():相当于Queue.get(False)
  • Queue.put(item, [block[, timeout]]):将item消息写入队列,block默认值为True
    • 如果block使用默认值,且没有设置timeout(单位秒),消息队列如果已经没有空间可写入,此时程序将被阻塞(停在写入状态),直到从消息队列腾出空间为止。如果设置了timeout,则会等待timeout秒,若还没有空间,则抛出"Queue.Full"异常。
    • 如果block值为False,消息队列如果没有空间可写入,则会立刻抛出"Queue.Full"异常。
  • Queue.put_nowait(item):相当于Queue.put(item, False)

使用Queue实现进程共享

我们以Queue为例,在父进程中创建两个子进程,一个往Queue里写数据,一个从Queue里读数据:

代码语言:javascript复制
from multiprocessing import Process, Queue
import os, time, random

# 写数据进程执行的代码:
def write(q):
    for value in ['A', 'B', 'C']:
        print('Put %s to queue...' % value)
        q.put(value)
        time.sleep(random.random())

# 读数据进程执行的代码:
def read(q):
    while True:
        if not q.empty():
            value = q.get(True)
            print('Get %s from queue.' % value)
            time.sleep(random.random())
        else:
            break

if __name__=='__main__':
    # 父进程创建Queue,并传给各个子进程:
    q = Queue()
    pw = Process(target=write, args=(q,))
    pr = Process(target=read, args=(q,))
    # 启动子进程pw,写入:
    pw.start()
    # 等待pw结束:
    pw.join()
    # 启动子进程pr,读取:
    pr.start()
    pr.join()
    print('所有数据都写入并且读完')

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