Python：线程、进程与协程(6)——

发布时间：2019-09-23 16:58:39编辑：auto阅读（1611）

    上篇博文介绍了multiprocessing模块的内存共享（点击此处可以参看），下面讲进程池。有些情况下，所要完成的工作可以上篇博文介绍了multiprocessing模块的内存共享，下面讲进程池。有些情况下，所要完成的工作可以分解并独立地分布到多个工作进程，对于这种简单的情况，可以用Pool类来管理固定数目的工作进程。作业的返回值会收集并作为一个列表返回。Pool可以提供指定数量的进程，供用户调用，当有新的请求提交到pool中时，如果池还没有满，那么就会创建一个新的进程用来执行该请求；但如果池中的进程数已经达到规定最大值，那么该请求就会等待，直到池中有进程结束，才会创建新的进程来它。

    在网上找到了一篇非常好的分析进程池源码的文章，在这里跟大家分享下，篇幅比较长，希望大家能够有耐心的看完它，仔细体会。

 进程池使用multiprocessing.pool，pool的构造如下：

multiprocessing.Pool([processes[, initializer[, initargs[, maxtasksperchild]]]]) 

其中：

processes表示pool中进程的数目，默认地为当前CPU的核数可以通过multiprocessing.cpu_count()方法参考你机器上cpu数量。

initializer表示工作进程start时调用的初始化函数。

initargs表示initializer函数的参数，如果initializer不为None，在每个工作进程start之前会调用。

maxtasksperchild表示每个工作进程在退出/被其他新的进程替代前，需要完成的工作任务数，默认为None，表示工作进程存活时间与pool相同，即不会自动退出/被替换。

主要方法：

apply(func[, args[, kwds]]) ：apply用于传递不定参数，同python中的apply函数一致（不过内置的apply函数从2.3以后就不建议使用了），主进程会阻塞于函数，主进程的执行流程同单进程一致。

apply_async(func[, args[, kwds[, callback]]]) ：与apply用法一致，但它是非阻塞的且支持结果返回后进行回调。

主进程循环运行过程中不等待apply_async的返回结果，在主进程结束后，即使子进程还未返回整个程序也会退出。虽然 apply_async是非阻塞的，但其返回结果的get方法却是阻塞的，如使用result.get()会阻塞主进程。

如果我们对返回结果不感兴趣， 那么可以在主进程中使用pool.close与pool.join来防止主进程退出。注意join方法一定要在close或terminate之后调用。

map(func, iterable[, chunksize]) ：map方法与在功能上等价与内置的map()，只不过单个任务会并行运行。它会使进程阻塞直到结果返回。但需注意的是其第二个参数虽然描述的为iterable, 但在实际使用中发现只有在整个队列全部就绪后，程序才会运行子进程。 

map_async(func, iterable[, chunksize[, callback]]) ：与map用法一致，但是它是非阻塞的。其有关事项见apply_async。

imap(func, iterable[, chunksize]) ：与map不同的是， imap的返回结果为iter，需要在主进程中主动使用next来驱动子进程的调用。即使子进程没有返回结果，主进程对于gen_list(l)的 iter还是会继续进行， 另外根据python2.6文档的描述，对于大数据量的iterable而言，将chunksize设置大一些比默认的1要好。

imap_unordered(func, iterable[, chunksize]) ：同imap一致，只不过其并不保证返回结果与迭代传入的顺序一致。

close() ：关闭pool，使其不再接受新的任务。

terminate() ：结束工作进程，不再处理未处理的任务。

join() ：主进程阻塞等待子进程的退出， join方法要在close或terminate之后使用。

它的源码在multiprocessing包pool.py里，Pool对象的初始化函数如下：

class Pool(object):
    '''
    Class which supports an async version of the `apply()` builtin
    '''
    Process = Process

    def __init__(self, processes=None, initializer=None, initargs=(),
                 maxtasksperchild=None):
        self._setup_queues()
        self._taskqueue = Queue.Queue()
        self._cache = {}
        self._state = RUN
        self._maxtasksperchild = maxtasksperchild
        self._initializer = initializer
        self._initargs = initargs

        if processes is None:
            try:
                processes = cpu_count()
            except NotImplementedError:
                processes = 1
        if processes < 1:
            raise ValueError("Number of processes must be at least 1")

        if initializer is not None and not hasattr(initializer, '__call__'):
            raise TypeError('initializer must be a callable')

        self._processes = processes
        self._pool = []
        self._repopulate_pool()

        self._worker_handler = threading.Thread(
            target=Pool._handle_workers,
            args=(self, )
            )
        self._worker_handler.daemon = True
        self._worker_handler._state = RUN
        self._worker_handler.start()


        self._task_handler = threading.Thread(
            target=Pool._handle_tasks,
            args=(self._taskqueue, self._quick_put, self._outqueue,
                  self._pool, self._cache)
            )
        self._task_handler.daemon = True
        self._task_handler._state = RUN
        self._task_handler.start()

        self._result_handler = threading.Thread(
            target=Pool._handle_results,
            args=(self._outqueue, self._quick_get, self._cache)
            )
        self._result_handler.daemon = True
        self._result_handler._state = RUN
        self._result_handler.start()

        self._terminate = Finalize(
            self, self._terminate_pool,
            args=(self._taskqueue, self._inqueue, self._outqueue, self._pool,
                  self._worker_handler, self._task_handler,
                  self._result_handler, self._cache),
            exitpriority=15
            )

主要数据结构有：


self._inqueue  接收任务队列（SimpleQueue），用于主进程将任务发送给worker进程

self._outqueue  发送结果队列（SimpleQueue），用于worker进程将结果发送给主进程

self._taskqueue  同步的任务队列，保存线程池分配给主进程的任务

self._cache = {}  任务缓存

self._processes  worker进程个数

self._pool = []  woker进程队列

进程池工作时，任务的接收、分配。结果的返回，均由进程池内部的各个线程合作完成，来看看进程池内部由那些线程：

_work_handler线程，负责保证进程池中的worker进程在有退出的情况下，创建出新的worker进程，并添加到进程队列（pools）中，保持进程池中的worker进程数始终为processes个。_worker_handler线程回调函数为Pool._handler_workers方法，在进程池state==RUN时，循环调用_maintain_pool方法，监控是否有进程退出，并创建新的进程，append到进程池pools中，保持进程池中的worker进程数始终为processes个。

self._worker_handler = threading.Thread(
            target=Pool._handle_workers,
            args=(self, )
)

Pool._handle_workers方法在_worker_handler线程状态为运行时(status==RUN)，循环调用_maintain_pool方法：
def _maintain_pool(self):
    if self._join_exited_workers():
        self._repopulate_pool()

_join_exited_workers()监控pools队列中的进程是否有结束的，有则等待其结束，并从pools中删除，当有进程结束时，调用_repopulate_pool()，创建新的进程：
w = self.Process(target=worker,
            　　  args=(self._inqueue, self._outqueue,
                    　 self._initializer, self._initargs,      　　　　　　　　　　 
                       self._maxtasksperchild)
                 )
self._pool.append(w)

w是新创建的进程，它是用来处理实际任务的进程，worker是它的回调函数：
def worker(inqueue, outqueue, initializer=None, initargs=(), maxtasks=None):
    assert maxtasks is None or (type(maxtasks) == int and maxtasks > 0)
    put = outqueue.put
    get = inqueue.get
    if hasattr(inqueue, '_writer'):
        inqueue._writer.close()
        outqueue._reader.close()

    if initializer is not None:
        initializer(*initargs)

    completed = 0
    while maxtasks is None or (maxtasks and completed < maxtasks):
        try:
            task = get()
        except (EOFError, IOError):
            debug('worker got EOFError or IOError -- exiting')
            break

        if task is None:
            debug('worker got sentinel -- exiting')
            break

        job, i, func, args, kwds = task
        try:
            result = (True, func(*args, **kwds))
        except Exception, e:
            result = (False, e)
        try:
            put((job, i, result))
        except Exception as e:
            wrapped = MaybeEncodingError(e, result[1])
            debug("Possible encoding error while sending result: %s" % (
                wrapped))
            put((job, i, (False, wrapped)))
        completed += 1
    debug('worker exiting after %d tasks' % completed)

所有worker进程都使用worker回调函数对任务进行统一的处理，从源码中可以看出：
它的功能是从接入任务队列中（inqueue）读取出task任务，然后根据任务的函数、参数进行调用（result = (True, func(*args, **kwds)，
再将结果放入结果队列中（outqueue)，如果有最大处理上限的限制maxtasks，那么当进程处理到任务数上限时退出。

_task_handler线程，负责从进程池中的task_queue中，将任务取出，放入接收任务队列（Pipe）

self._task_handler = threading.Thread(
            target=Pool._handle_tasks,
            args=(self._taskqueue, self._quick_put, self._outqueue, self._pool)
)

Pool._handle_tasks方法不断从task_queue中获取任务，并放入接受任务队列（in_queue)，以此触发worker进程进行任务处理。当从task_queue读取到None元素时，

表示进程池将要被终止（terminate)，不再处理之后的任务请求，同时向接受任务队列和结果任务队列put None元素，通知其他线程结束。

_handle_results线程，负责将处理完的任务结果，从outqueue（Pipe）中读取出来，放在任务缓存cache中，

self._result_handler = threading.Thread(
        target=Pool._handle_results,
        args=(self._outqueue, self._quick_get, self._cache)
)

_terminate，这里的_terminate并不是一个线程，而是一个Finalize对象

self._terminate = Finalize(
            self, self._terminate_pool,
            args=(self._taskqueue, self._inqueue, self._outqueue, self._pool,
                  self._worker_handler, self._task_handler,
                  self._result_handler, self._cache),
            exitpriority=15
)
Finalize类的构造函数与线程构造函数类似，_terminate_pool是它的回调函数，args回调函数的参数。
_terminate_pool函数负责终止进程池的工作：终止上述的三个线程，终止进程池中的worker进程，清除队列中的数据。
_terminate是个对象而非线程，那么它如何像线程调用start()方法一样，来执行回调函数_terminate_pool呢？查看Pool源码，发现进程池的终止函数：
def terminate(self):
    debug('terminating pool')
    self._state = TERMINATE
    self._worker_handler._state = TERMINATE
    self._terminate()
函数中最后将_terminate对象当做一个方法来执行，而_terminate本身是一个Finalize对象，我们看一下Finalize类的定义，发现它实现了__call__方法：
def __call__(self, wr=None):
    try:
        del _finalizer_registry[self._key]
    except KeyError:
        sub_debug('finalizer no longer registered')
    else:
        if self._pid != os.getpid():
            res = None
        else:
            res = self._callback(*self._args, **self._kwargs)
        self._weakref = self._callback = self._args = \
                        self._kwargs = self._key = None
        return res
而方法中 self._callback(*self._args, **self._kwargs) 这条语句，就执行了_terminate_pool函数，进而将进程池终止。

进程池中的数据结构、各个线程之间的合作关系如下图所示：






下面接着看下客户端如何对向进程池分配任务，并获取结果的。

　　我们知道，当进程池中任务队列非空时，才会触发worker进程去工作，那么如何向进程池中的任务队列中添加任务呢，进程池类有两组关键方法来创建任务，分别是apply/apply_async和map/map_async，实际上进程池类的apply和map方法与python内建的两个同名方法类似，apply_async和map_async分别为它们的非阻塞版本。

　　首先来看apply_async方法，源码如下：

def apply_async(self, func, args=(), kwds={}, callback=None):
    assert self._state == RUN
    result = ApplyResult(self._cache, callback)
    self._taskqueue.put(([(result._job, None, func, args, kwds)], None))
    return result
func表示执行此任务的方法
args、kwds分别表func的位置参数和关键字参数
callback表示一个单参数的方法，当有结果返回时，callback方法会被调用，参数即为任务执行后的结果

每调用一次apply_result方法，实际上就向_taskqueue中添加了一条任务，注意这里采用了非阻塞（异步）的调用方式，即apply_async方法中新建的任务只是被添加到任务队列中，还并未执行，不需要等待，直接返回创建的ApplyResult对象，注意在创建ApplyResult对象时，将它放入进程池的缓存_cache中。




　　任务队列中有了新创建的任务，那么根据上节分析的处理流程，进程池的_task_handler线程，将任务从taskqueue中获取出来，放入_inqueue中，触发worker进程根据args和kwds调用func，运行结束后，将结果放入_outqueue，再由进程池中的_handle_results线程，将运行结果从_outqueue中取出，并找到_cache缓存中的ApplyResult对象，_set其运行结果，等待调用端获取。




　　apply_async方法既然是异步的，那么它如何知道任务结束，并获取结果呢？这里需要了解ApplyResult类中的两个主要方法：

def get(self, timeout=None):
    self.wait(timeout)
    if not self._ready:
        raise TimeoutError
    if self._success:
        return self._value
    else:
        raise self._value

def _set(self, i, obj):
    self._success, self._value = obj
    if self._callback and self._success:
        self._callback(self._value)
    self._cond.acquire()
    try:
        self._ready = True
        self._cond.notify()
    finally:
        self._cond.release()
    del self._cache[self._job]

从这两个方法名可以看出，get方法是提供给客户端获取worker进程运行结果的，而运行的结果是通过_handle_result线程调用_set方法，存放在ApplyResult对象中。
_set方法将运行结果保存在ApplyResult._value中，唤醒阻塞在条件变量上的get方法。客户端通过调用get方法，返回运行结果。

apply方法是以阻塞的方式运行获取进程结果，它的实现很简单，同样是调用apply_async，只不过不返回ApplyResult，而是直接返回worker进程运行的结果：

def apply(self, func, args=(), kwds={}):     
   assert self._state == RUN       
   return self.apply_async(func, args, kwds).get()

以上的apply/apply_async方法，每次只能向进程池分配一个任务，那如果想一次分配多个任务到进程池中，可以使用map/map_async方法。首先来看下map_async方法是如何定义的：

def map_async(self, func, iterable, chunksize=None, callback=None):
    assert self._state == RUN
    if not hasattr(iterable, '__len__'):
        iterable = list(iterable)

    if chunksize is None:
        chunksize, extra = divmod(len(iterable), len(self._pool) * 4)
        if extra:
            chunksize += 1
        if len(iterable) == 0:
            chunksize = 0

    task_batches = Pool._get_tasks(func, iterable, chunksize)
    result = MapResult(self._cache, chunksize, len(iterable), callback)
    self._taskqueue.put((((result._job, i, mapstar, (x,), {})
                              for i, x in enumerate(task_batches)), None))
    return result

func表示执行此任务的方法
iterable表示任务参数序列
chunksize表示将iterable序列按每组chunksize的大小进行分割，每个分割后的序列提交给进程池中的一个任务进行处理
callback表示一个单参数的方法，当有结果返回时，callback方法会被调用，参数即为任务执行后的结果

从源码可以看出，map_async要比apply_async复杂，首先它会根据chunksize对任务参数序列进行分组，chunksize表示每组中的任务个数，当默认chunksize=None时，根据任务参数序列和进程池中进程数计算分组数：chunk, extra = divmod(len(iterable), len(self._pool) * 4)。假设进程池中进程数为len(self._pool)=4，任务参数序列iterable=range(123)，那么chunk=7, extra=11，向下执行，得出chunksize=8，表示将任务参数序列分为8组。任务实际分组：

task_batches = Pool._get_tasks(func, iterable, chunksize)
def _get_tasks(func, it, size):
    it = iter(it)
    while 1:
        x = tuple(itertools.islice(it, size))
        if not x:
            return
        yield (func, x)

这里使用yield将_get_tasks方法编译成生成器。实际上对于range(123)这样的序列，按照chunksize=8进行分组后，一共16组每组的元素如下：
(func, (0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7))
(func, (8,   9,   10,  11,  12,  13,  14,  15))
(func, (16,  17,  18,  19,  20,  21,  22,  23))
...
(func, (112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119))
(func, (120, 121, 122))

　　分组之后，这里定义了一个MapResult对象：result = MapResult(self._cache, chunksize, len(iterable), callback)它继承自AppyResult类，同样提供get和_set方法接口。将分组后的任务放入任务队列中，然后就返回刚刚创建的result对象。

self._taskqueue.put((((result._job, i, mapstar, (x,), {})
                              for i, x in enumerate(task_batches)), None))
以任务参数序列=range(123)为例，实际上这里向任务队列中put了一个16组元组元素的集合，元组依次为：
(result._job, 0, mapstar, ((func, (0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7)),), {}, None)
(result._job, 1, mapstar, ((func, (8,   9,   10,  11,  12,  13,  14,  15)),), {}, None)
……
(result._job, 15, mapstar, ((func, (120, 121, 122）),), {}, None)
注意每一个元组中的 i，它表示当前元组在整个任务元组集合中的位置，通过它，_handle_result线程才能将worker进程运行的结果，以正确的顺序填入到MapResult对象中。

注意这里只调用了一次put方法，将16组元组作为一个整体序列放入任务队列，那么这个任务是否_task_handler线程是否也会像apply_async方法一样，将整个任务序列传递给_inqueue，这样就会导致进程池中的只有一个worker进程获取到任务序列，而并非起到多进程的处理方式。我们来看下_task_handler线程是怎样处理的：

def _handle_tasks(taskqueue, put, outqueue, pool, cache):
    thread = threading.current_thread()

    for taskseq, set_length in iter(taskqueue.get, None):
        i = -1
        for i, task in enumerate(taskseq):
            if thread._state:
                debug('task handler found thread._state != RUN')
                break
            try:
                put(task)
            except Exception as e:
                job, ind = task[:2]
                try:
                    cache[job]._set(ind, (False, e))
                except KeyError:
                    pass
        else:
            if set_length:
                debug('doing set_length()')
                set_length(i+1)
            continue
        break
    else:
        debug('task handler got sentinel')

注意到语句 for i, task in enumerate(taskseq)，原来_task_handler线程在通过taskqueue获取到任务序列后，并不是直接放入_inqueue中的，而是将序列中任务按照之前分好的组，依次放入_inqueue中的，而循环中的task即上述的每个任务元组：(result._job, 0, mapstar, ((func, (0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7)),), {}, None)。接着触发worker进程。worker进程获取出每组任务，进行任务的处理：

job, i, func, args, kwds = task 
try: 　　
    result = (True, func(*args, **kwds))
except Exception, e:
    result = (False, e)
try:
    put((job, i, result))
except Exception as e:
    wrapped = MaybeEncodingError(e, result[1])
    debug("Possible encoding error while sending result: %s" % (
        wrapped))
    put((job, i, (False, wrapped)))

根据之前放入_inqueue的顺序对应关系：
(result._job, 0, mapstar, ((func, (0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7)),), {}, None)
job, i, func, args, kwds = task
可以看出，元组中 mapstar 表示这里的回调函数func，((func, (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)),)和{}分别表示args和kwds参数。
执行result = (True, func(*args, **kwds))
再来看下mapstar是如何定义的：
def mapstar(args): 
return map(*args)
这里mapstar表示回调函数func，它的定义只有一个参数，而在worker进程执行回调时，使用的是func(*args, **kwds)语句，这里多一个参数能够正确执行吗？答案时肯定的，在调用mapstar时，如果kwds为空字典，那么传入第二个参数不会影响函数的调用，而一个无参函数func_with_none_params，在调用时使用func_with_none_params(*(), **{})也是没有问题的，python会自动忽视传入的两个空参数。
看到这里，我们明白了，实际上对任务参数分组后，每一组的任务是通过内建的map方法来进行调用的。
运行之后调用put(job, i, result)将结果放入_outqueue中，_handle_result线程会从_outqueue中将结果取出，并找到_cache缓存中的MapResult对象，_set其运行结果

现在来我们来总结下，进程池的map_async方法是如何运行的，我们将range(123)这个任务序列，将它传入map_async方法，假设不指定chunksize，并且cpu为四核，那么方法内部会分为16个组（0~14组每组8个元素，最后一组3个元素）。将分组后的任务放入任务队列，一共16组，那么每个进程需要运行4次来处理，每次通过内建的map方法，顺序将组中8个任务执行，再将结果放入_outqueue，找到_cache缓存中的MapResult对象，_set其运行结果，等待客户端获取。使用map_async方法会调用多个worker进程处理任务，每个worler进程运行结束，会将结果传入_outqueue，再有_handle_result线程将结果写入MapResult对象，那如何保证结果序列的顺序与调用map_async时传入的任务参数序列一致呢，我们来看看MapResult的构造函数和_set方法的实现。

def __init__(self, cache, chunksize, length, callback):
    ApplyResult.__init__(self, cache, callback)
    self._success = True
    self._value = [None] * length
    self._chunksize = chunksize
    if chunksize <= 0:
        self._number_left = 0
        self._ready = True
        del cache[self._job]
    else:
        self._number_left = length//chunksize + bool(length % chunksize)

def _set(self, i, success_result):
    success, result = success_result
    if success:
        self._value[i*self._chunksize:(i+1)*self._chunksize] = result
        self._number_left -= 1
        if self._number_left == 0:
            if self._callback:
                self._callback(self._value)
            del self._cache[self._job]
            self._cond.acquire()
            try:
                self._ready = True
                self._cond.notify()
            finally:
                self._cond.release()

    else:
        self._success = False
        self._value = result
        del self._cache[self._job]
        self._cond.acquire()
        try:
            self._ready = True
            self._cond.notify()
        finally:
            self._cond.release()

MapResult类中，_value保存map_async的运行结果，初始化时为一个元素为None的list，list的长度与任务参数序列的长度相同，_chunksize表示将任务分组后，每组有多少个任务，_number_left表示整个任务序列被分为多少个组。_handle_result线程会通过_set方法将worker进程的运行结果保存到_value中，那么如何将worker进程运行的结果填入到_value中正确的位置呢，还记得在map_async在向task_queue填入任务时，每组中的 i吗，i表示的就是当前任务组的组号，_set方法会根据当前任务的组号即参数 i，并且递减_number_left，当_number_left递减为0时，表示任务参数序列中的所有任务都已被woker进程处理，_value全部被计算出，唤醒阻塞在get方法上的条件变量，是客户端可以获取运行结果。

　　map函数为map_async的阻塞版本，它在map_async的基础上，调用get方法，直接阻塞到结果全部返回：

def map(self, func, iterable, chunksize=None):  
  assert self._state == RUN    
  return self.map_async(func, iterable, chunksize).get()

我们知道，进程池内部由多个线程互相协作，向客户端提供可靠的服务，那么这些线程之间是怎样做到数据共享与同步的呢？在客户端使用apply/map函数向进程池分配任务时，使用self._taskqueue来存放任务元素，_taskqueue定义为Queue.Queue()，这是一个python标准库中的线程安全的同步队列，它保证通知时刻只有一个线程向队列添加或从队列获取元素。这样，主线程向进程池中分配任务（taskqueue.put），进程池中_handle_tasks线程读取_taskqueue队列中的元素，两个线程同时操作taskqueue，互不影响。进程池中有N个worker进程在等待任务下发，那么进程池中的_handle_tasks线程读取出任务后，又如何保证一个任务不被多个worker进程获取到呢？我们来看下_handle_tasks线程将任务读取出来之后如何交给worker进程的：

for taskseq, set_length in iter(taskqueue.get, None):
    i = -1
    for i, task in enumerate(taskseq):
        if thread._state:
            debug('task handler found thread._state != RUN')
            break
        try:
            put(task)
        except Exception as e:
            job, ind = task[:2]
            try:
                cache[job]._set(ind, (False, e))
            except KeyError:
                pass
    else:
        if set_length:
            debug('doing set_length()')
            set_length(i+1)
        continue
    break
else:
    debug('task handler got sentinel')
在从taskqueue中get到任务之后，对任务中的每个task，调用了put函数，这个put函数实际上是将task放入了管道，而主进程与worker进程的交互，正是通过管道来完成的。
再来看看worker进程的定义：
w = self.Process(target=worker,
                 args=(self._inqueue, self._outqueue,
                         self._initializer,
                   self._initargs, self._maxtasksperchild)
            )
其中self._inqueue和self._outqueue为SimpleQueue()对象，实际是带锁的管道，上述_handle_task线程调用的put函数，即为SimpleQueue对象的方法。我们看到，这里worker进程定义均相同，所以进程池中的worker进程共享self._inqueue和self._outqueue对象，那么当一个task元素被put到共享的_inqueue管道中时，如何确保只有一个worker获取到呢，答案同样是加锁，在SimpleQueue()类的定义中，put以及get方法都带有锁，进行同步，唯一不同的是，这里的锁是用于进程间同步的。这样就保证了多个worker之间能够确保任务的同步。与分配任务类似，在worker进程运行完之后，会将结果put会_outqueue，_outqueue同样是SimpleQueue类对象，可以在多个进程之间进行互斥。

在worker进程运行结束之后，会将执行结果通过管道传回，进程池中有_handle_result线程来负责接收result，取出之后，通过调用_set方法将结果写回ApplyResult/MapResult对象，客户端可以通过get方法取出结果，这里通过使用条件变量进行同步，当_set函数执行之后，通过条件变量唤醒阻塞在get函数的主进程。




　　进程池终止工作通过调用Pool.terminate()来实现，这里的实现很巧妙，用了一个可调用对象，将终止Pool时的需要执行的回调函数先注册好，等到需要终止时，直接调用对象即可。

self._terminate = Finalize(
            　　　　self, self._terminate_pool,
            　　　　args=(self._taskqueue, self._inqueue, self._outqueue, self._pool,
                   self._worker_handler, self._task_handler,
                   self._result_handler, self._cache),
            　　　　exitpriority=15
            )
在Finalize类的实现了__call__方法，在运行self._terminate()时，就会调用构造self._terminate时传入的self._terminate_pool对象。

使用map/map_async函数向进程池中批量分配任务时，使用了生成器表达式：

self._taskqueue.put((((result._job, i, mapstar, (x,), {}) for i, x in enumerate(task_batches)), None))
生成器表达式很简单，只需把列表解析的的[]换成()即可，上述表达的列表解析表示为：
[(result._job, i, mapstar, (x,), {}) for i, x in enumerate(task_batches)]
这里使用生成器表达式的好处是，它相当于列表解析的扩展，是对内存有好的，因为它只是生成了一个生成器，当我们需要使用该生成器对应的逻辑目标数据时，它才会通过既定逻辑去生成该数据，所以不会大量占用内存。

在Pool中，_worker_handler线程负责监控、创建新的工作进程，在监控工作进程退出时，同时将退出的进程从进程池中删除掉。这类似于，一边遍历一边删除列表。我们来看下下面代码的实现：

>>> l = [1, 2, 3, 3, 4, 4, 4, 5]
>>> for i in l:
    if i in [3, 4, 5]:
        l.remove(i)

        
>>> l
[1, 2, 3, 4, 5]

我们看到l没有将所有的3和4都删除掉，这是因为remove改变了l的大小。再看下面的实现：

>>> l = [1, 2, 3, 3, 4, 4, 4, 5]
>>> for i in range(len(l)):
    if l[i] in [3, 4]:
        del l[i]

        

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#37>", line 2, in <module>
    if l[i] in [3, 4]:
IndexError: list index out of range
>>>

同样因为del l[i]时，l的大小改变，继续访问下去导致访问越界。而标准库中的进程池给出了遍历删除的一个正确示例：

for i in reversed(range(len(self._pool))):
    worker = self._pool[i]   
    if worker.exitcode is not None:
        worker.join()
        cleaned = True       
        del self._pool[i]

使用reversed，从后向前删除list中的元素，这样会保证所有符合删除条件的元素被删除掉：

>>> l = [1, 2, 3, 3, 4, 4, 4, 5]
>>> for i in reversed(range(len(l))):
    if l[i] in [3, 4, 5]:
        del l[i]

        
>>> l
[1, 2]

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