43_Python_多任务编程--进程间的通信

一、简介

   进程间由于空间独立，资源无法互相直接获取，此时在不同的进程间进行数据传递就需要专门的通信方法。进程间通信的方法包含以下6种，本文将依次进行介绍：

二、管道通信Pipe

在内存中开辟一段内存空间、形成管道结构。管道对多个进程可见，进程可以对管道进行读写操作
from multiprocessing import Pipe
fd1,fd2=Pipe(duplex=True)
功能：创建一个管道
参数：默认为双向管道，如果设置为False，则为单向管道
返回值:对于双向管道fd1,fd2都可以进行读写操作；单相管道，fd1只可读，fd2只能写
读写操作：
fd.recv()–>从管道读取内容；返回值为读取的内容；如果管道无内容，则阻塞；
fd.send()–>向管道写入内容；参数为发送的内容；几乎可以发送所有Python支持的数据

三、消息队列

可以使⽤multiprocessing模块的Queue实现多进程之间的数据传递，Queue 本身是⼀个消息列队程序。

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False ；
Queue.full()： 如果队列满了，返回True,反之False；

Queue.get([block[, timeout]])：
获取队列中的⼀条消息，然后将其从列队中移除，block默认值为True；
Queue.get_nowait()：
相当Queue.get(False)；
Queue.put(item,[block[, timeout]])：
将item消息写⼊队列，block默认值 为True；
Queue.put_nowait(item)：
相当Queue.put(item, False)

拓展: 请使用实例化对象的方式实现消息队列的通信方式.

四、信号

1、一个进程向另一个进程通过信号传递某种讯息，接收方在接收到信号后进行相应的处理；
【1】LINUX终端：
kill -l 查看信号名称和编号
` kill -signum PID 给PID的进程发送一个信号
（eg：kill -9 进程号 #杀死一个进程）
【2】程序执行的同步和异步
同步：按照步骤一步一步顺序执行
异步：在程序执行中利用内核，不影响应用层程序持续执行
信号是唯一的异步通信方式
【3】关于信号
信号名称：kill -l查看到的名称或编号
信号含义：信号的作用
默认行为：当一个进程接收到信号时采取的行为（终止进程，暂停进程，忽略产生）
e.g.

            SIGHUP   终端断开
		    SIGINT   ctrl + c
		    SIGQUIT  ctrl + \
		    SIGTSTP  ctrl + z
		    SIGKILL  终止进程且不能被处理
		    SIGSTOP  暂停进程且不能被处理
		    SIGALRM  时钟信号
		    SIGCHLD  子进程状态改变发给父进程

【4】通过Python进行信号处理：

os.kill(pid,sig)
功能：发送信号给某个进程
参数：pid 给哪个进程发送信号
sig：要发送什么信号
signal.alarm(sec)
功能：一定时间后给自身发送一个slgalrm信号
参数：指定时间
##一个进程只能设置一个时钟，第二个时钟会覆盖之前的时间

signal.pause()
功能：阻塞等待一个信号的发生

signal.signal(signum,handler)
功能：处理信号
参数： signum：要处理的信号
handler：信号处理的方法包含以下三种：
SIG_DFL 使用默认方法处理
SIG_IGN 忽略这个信号
func 自定义函数处理信号
def func(sig,frame):
“sig—表示要处理的信号；frame——信号的结构对象”

			*signal函数是一个异步处理函数
			*signal函数不能处理SIDSTOP信号
			*在父进程中使用signal（SIGCHLD，SLG——IGN），这样子进程退出时会交给系统处理，是解决僵尸进程的惯用手法

五、共享内存

在内存中开辟一段空间，存储数据，对于多个进程可见。每次写入共享内存中的数据会覆盖之前的内容
【1】使用Value创建共享内存
obj =Value(ctype,obj)
功能：开辟共享内存空间
参数： ctype 字符串 要转变的c的数据类型
obj 共享内存的初始化数据
返回：共享内存对象

	obj.value     	表示共享内存中的值。对其修改或者使用即可

【2】使用Array创建共享内存
obj = Array（ctype，obj）
功能：开辟共享内存
参数：ctype 字符串 要转变的c的数据类型
obj 共享内存的初始化数据
1、列表：将列表存入共享内存，数据类型一致
2、正整数：表示开辟几个数据空间

六、信号量

给定一定的数量，对多个进程可见并且多个进程根据信号量的多少确定不同的行为（可用于操作共享的有限资源）
multiprocessing —> Semaphore()
sem = Semaphore(num)
功能：生成信号量对象
参数： 信号量的初始值
返回值： 信号量对象

sem.acquire()   信号量数量减1  信号量为0时会阻塞
sem.release()   信号量数量加1
sem.get_value() 获取当前信号量的值

七、本地套接字

	linux进程间通信还可以使用socket本地套接字，socket函数的第一个参数设置为socket.AF_UNIX表示创建本地套接字；使用方法类似与socket网络编程。此处不在论述。

八、同步互斥机制

目的：解决对共有资源操作产生的争夺
临界资源：多个进程或者线程都能够操作的资源
临界区：操作临界资源的代码段
同步：是一种合作关系，为完成某个任务，多进程或多线程之间形成的一种协调。按照约定依次执行对临界资源的操作，相互告知相互促进。
互斥：互斥是一种制约关系，当一个进程占有临界资源就会进行加锁的操作，此时其他进程就无法操作该临界资源。直到使用的进程进行解锁操作后才能使用

Python中通过Event事件或Lock锁实现同步互斥机制：
1.Event

        multiprocessing ---> Event
        e = Event()         #创建事件对象
        e.wait([timeout])   #事件阻塞
        e.set()             #当e被set后,e.wait不再阻塞
        e.clear()           #当e被clear后,e.wait又会阻塞
        e.is_set()          #事件判断 判断当前事件对象是否被设置

    2.Lock

        multiprocessing ---> Lock
        lock = Lock()
        lock.acquire()   #上锁
        lock.release()   #解锁

        *上锁状态执行acquire()操作会阻塞
        *解锁状态执行acquire()不阻塞

        使用上下文管理器实现：

            lock = multiprocessing.Lock()
            with  lock：--->上锁
               ...
               --->with代码段结束即解锁