总结python多进程multiprocessing的相关知识

1. 概述

Python的multiprocessing模块提供了多进程并发执行的功能，可以在多个CPU核心上同时执行任务，以提高程序的性能和效率。本文将通过对multiprocessing的相关知识进行总结，包括进程创建与管理、进程间通信、进程同步等内容。

2. 进程创建与管理

2.1 创建进程

在multiprocessing模块中，可以通过创建Process对象来创建新的进程。

from multiprocessing import Process

def foo():
    print("hello")
if __name__ == "__main__":
    p = Process(target=foo)
    p.start()
    p.join()

在上面的例子中，首先导入Process类，然后定义了一个foo函数作为子进程要执行的任务。在主进程中，通过创建Process对象，将foo函数作为目标函数传入，并调用start方法启动子进程，最后调用join方法等待子进程执行完成。

2.2 进程间通信

多个进程之间需要进行数据交换时，可以使用multiprocessing模块中的Queue、Pipe等数据结构。

from multiprocessing import Process, Queue

def foo(q):
    q.put("hello")
if __name__ == "__main__":
    q = Queue()
    p = Process(target=foo, args=(q,))
    p.start()
    print(q.get())
    p.join()

上面的例子中，在主进程中创建了一个Queue对象，然后将该Queue对象通过参数传入子进程中。子进程通过put方法向Queue中放入数据，主进程通过get方法从Queue中获取数据。

3. 进程同步

3.1 锁

在多个进程共享资源时，可能会出现竞争条件。对于进程间的临界区操作，可以使用multiprocessing模块中的Lock来实现进程之间的互斥。

from multiprocessing import Process, Lock

def foo(lock):
    lock.acquire()
    print("hello")
    lock.release()
if __name__ == "__main__":
    lock = Lock()
    p = Process(target=foo, args=(lock,))
    p.start()
    p.join()

在上面的例子中，首先创建了一个Lock对象，然后将该Lock对象通过参数传入子进程中。子进程通过acquire方法获取锁，执行临界区操作，然后通过release方法释放锁。

3.2 信号量

除了使用锁实现互斥外，也可以使用信号量来实现对资源的访问控制。

from multiprocessing import Process,Semaphore

def foo(semaphore, id):
    semaphore.acquire()
    print("Process", id)
    semaphore.release()
if __name__ == "__main__":
    semaphore = Semaphore(3)
    processes = []
    for i in range(5):
        p = Process(target=foo, args=(semaphore, i))
        processes.append(p)
        p.start()
    for p in processes:
        p.join()

上面的例子中，首先创建了一个Semaphore对象，并指定了初始值为3，表示最多有3个进程可以同时访问临界区。然后创建了5个进程，并将Semaphore对象作为参数传入。每个进程通过acquire方法获取信号量，开始执行临界区操作，执行完后通过release方法释放信号量。

4. 总结

本文通过示例代码和详细解释介绍了Python的multiprocessing模块的相关知识，包括进程创建与管理、进程间通信、进程同步等内容。掌握了这些知识，可以在开发过程中利用多进程实现并发执行，提高程序的性能和效率。