Python多进程,同步互斥,信号量,锁

 

进程补充进程间的信号信号量（信号灯）进程的同步互斥Event事件Lock 锁

进程补充

进程间的信号

信号是唯一的异步通信方法

一个进程向另一个进程发送一个信号来传递某种信息，接受者根据传递的信息来做相应的事

$ kill -l查看系统信号说明

$ kill -9 pid号对进程发送信号

信号名称	说明
1) SIGHUP	连接断开
2) SIGINT	ctrl+c
3) SIGQUIT	ctrl+\
20) SIGTSTP	ctrl+z
9) SIGKILL	终止进程
19) SIGSTOP	暂停进程
26) SIGVTALRM	时钟信号
17) SIGCHLD	子进程退出时给父进程发的信号

在Python中import signal可以获取信号

• os.kill(pid, sig)

  • 功能：发送信号

  • 参数

    • pid：要发送信号的PID号
    • sig ：信号名称
    

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

 
  
import os
import signal
os.kill(12345,signal.SIGKILL) #杀死进程

 

• signal.alarm(time)

  个人理解：把发送信号的信息告知系统内核，应用层程序继续运行，时间到之后利用内核告知应用层程序进行处理

• 功能：非阻塞函数，向自身进程发送一个时钟信号
• 参数：time->整型时间秒

•  
    
    import signal
    import time
    signal.alarm(3)#3秒后向自身发送一个时钟信号
    while True:
        time.sleep(1)
        print("等待时钟信号")
        
    '''打印结果
    等待时钟信号
    等待时钟信号
    闹钟
    '''        

   
    
    signal.alarm(3)#3秒后向自身发送一个时钟信号
    time.sleep(2)
    signal.alarm(5)#进程只有一个时钟信号，第二个会覆盖上面的时钟信号
    while True:
        time.sleep(1)
        print("等待时钟信号")
        
    '''打印结果
    等待时钟信号
    等待时钟信号
    等待时钟信号
    等待时钟信号
    闹钟
    '''

   

  

  

• signal.pause()

• 功能：阻塞进程，然后等待信号
• signal.signal(signum, handler)

• 功能：处理信号
• 参数

• signum：要处理的信号

  • handler：信号的处理方法

    • SIG_DFL表示使用默认方法处理

    • SIG_IGN表示忽略这个信号

    • function表示传入一个函数，用指定的函数处理

      • def function(sig, frame)

        sig：捕获到的信号

        frame：信号对象

  import signal
  from time import sleep
  
  signal.alarm(5)  # 5秒后向自身发送一个时钟信号
  # 使用信号的默认方法处理
  # signal.signal(signal.SIGALRM,signal.SIG_DFL)    
  # 忽略时钟信号
  # signal.signal(signal.SIGALRM,signal.SIG_IGN)
  # 忽略Ctrl+c信号
  # signal.signal(signal.SIGINT,signal.SIG_IGN)
  while True:
      sleep(2)
      print("等待时钟...")

 

  # 使用自定义函数处理信号
  import signal
  from time import sleep
  
  def fun1(sig, frame):
      if sig == signal.SIGALRM :
          print("接收到时钟信号")
      elif sig == signal.SIGINT :
          print("ctrl+c就不结束")
  
  signal.alarm(5)  # 5秒后向自身发送一个时钟信号
  # 使用自定义函数处理信号
  # 处理时钟信号
  signal.signal(signal.SIGALRM,fun1)    
  # 处理ctrl+c信号
  signal.signal(signal.SIGINT,fun1)
  
  while True:
      print("等待")
      sleep(2)
      
  '''打印结果
  等待
  等待
  等待
  接收到时钟信号
  等待
  ...
  '''   

 

信号量（信号灯）

原理：给定一个数量对多个进程可见，且多个进程都可以操作，进程可以对数量多少的判断执行各自的行为

from multiprocessing import Semaphore

• sem = Semaphore(num)

  • 功能：创建信号量
  • 参数：信号量的初始值
  • 返回值：信号量的对象

• sem.get_value()：获取信号量的值

• sem.acquire()：将信号量 -1，当信号为0时会阻塞

• sem.release()：将信号量 +1

  

from multiprocessing import Semaphore, Process
# 创建信号量对象
sem = Semaphore(num)
def fun():
    print("进程%d等待信号量"%os.getpid())
    # 消耗一个信号量
    sem.acquire()
    print("进程%d消耗信号量"%os.getpid())
    # 添加一个信号量
    sem.release()
    print("进程%d添加信号量"%os.getpid())

jobs = []
for i in range(4):
    p = Process(target = 4)
    jobs.append(p)
    p.start()
for i in jobs:
    i.join()
print(sem.get_value())

 

进程的同步互斥

临界资源：多个进程或者线程都能操作的共享资源

临界区：操作临界区资源的代码段

同步：同步是一种合作关系，为完成某个任务，多进程或者多线程之间形成的一种协调关系

互斥：互斥是一种制约关系，

Event事件

from multiprocessing import Event

• e = Event()：创建一个事件对象
• e.wait([timeout])：设置事件阻塞
• e.set()：事件设置，当事件被设置后e.wait()不再阻塞，等于释放资源区
• e.clear()：清除设置，当事件被设置e.clear()后，e.wait()又会阻塞，阻塞资源区
• e.is_set()：事件状态判断，判断事件是否处于被设置的状态

  

 

from multiprocessing import Event
# 创建事件对象
e = Event()
# 查看
print(e.is_set())        # False
e.set()
print(e.is_set())        # True
e.wait(3)
print(e.is_set())        # True
e.clear()
print(e.is_set())        # False

from multiprocessing import Event,Process
from time import sleep

def wait_event1():
    print("1想操作临界区资源")
    e.wait()
    print("1开始操作临界区资源",e.is_set())
    with open("file") as f:
        print(f.read())
def wait_event2():
    print("2也想操作临界区资源")
    # 超时3秒检测
    e.wait(3)
    # 判断是否被设置
    if e.is_set():
        print("2开始操作临界区资源",e.is_set())
        with open("file") as f:
            print(f.read())
    else:
        print("2不能操作")       

# 创建事件对象
e = Event()
p1 = Process(target = wait_event1)
p2 = Process(target = wait_event2)
p1.start()
p2.start()
print("主进程操作")
with open("file",'w') as f:
    f.write("HELLO WORD")

# 延迟4秒释放临界区
sleep(4)
# 释放临界区资源
e.set()
print("释放临界区")
p1.join()
p2.join()

 

Lock 锁

from multiprocessing import Lock

• lock = Lock()：创建一个锁对象
• lock.acquire()：上锁，如果已经是上锁状态，调用此函数会阻塞
• lock.release()：解锁

  

from multiprocessing import Lock,Process
import sys
def writer1():
    # 上锁
    lock.acquire()
    for i in range(20):
        sys.stdout.write("writer1111\n")
    # 解锁
    lock.release() 
def writer2():
    # 上锁
    lock.acquire()
    for i in range(20):
        sys.stdout.write("writer2222\n")
    # 解锁
    lock.release()
lock = Lock()

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

w1.start()
w2.start()
w1.join()
w2.join()

第二种方法

使用with语句上锁，with语句执行完毕后会自动解

with lock:
    .....
    .....