進(jìn)程間通信表示進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換。 為了開發(fā)并行應(yīng)用程序，需要在進(jìn)程間交換數(shù)據(jù)。 下圖顯示了多個(gè)子過程之間同步的各種通信機(jī)制 -

各種通信機(jī)制

在本節(jié)中，我們將了解各種通信機(jī)制。 機(jī)制如下所述 -

隊(duì)列
隊(duì)列可以用于多進(jìn)程程序。 多處理模塊的Queue類與Queue.Queue類相似。 因此，可以使用相同的API。 Multiprocessing.Queue提供了進(jìn)程間通信的線程和進(jìn)程安全FIFO(先進(jìn)先出)機(jī)制。

例子

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，從python官方文檔多處理了解Queue類的多處理概念。

from multiprocessing import Process, Queue
import queue
import random
def f(q):
   q.put([42, None, 'hello'])
def main():
   q = Queue()
   p = Process(target = f, args = (q,))
   p.start()
   print (q.get())
if __name__ == '__main__':
   main()

執(zhí)行上面示例代碼，得到以下結(jié)果 -

[42, None, 'hello']

管道
它是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于在多進(jìn)程程序中的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。Pipe()函數(shù)返回一對(duì)由管道連接的連接對(duì)象，默認(rèn)情況下是雙工(雙向)。 它的工作原理如下 -

它返回一對(duì)代表管道兩端的連接對(duì)象。

每個(gè)對(duì)象都有兩個(gè)方法 - send()和recv()，以在進(jìn)程之間進(jìn)行通信。

例子
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，摘自python官方文檔多處理，以理解Pipe()函數(shù)的多進(jìn)程概念。

from multiprocessing import Process, Pipe

def f(conn):
   conn.send([42, None, 'hello'])
   conn.close()

if __name__ == '__main__':
   parent_conn, child_conn = Pipe()
   p = Process(target = f, args = (child_conn,))
   p.start()
   print (parent_conn.recv())
   p.join()

執(zhí)行上面代碼，得到以下結(jié)果 -

[42, None, 'hello']

管理器

Manager是一類多處理模塊，它提供了一種協(xié)調(diào)所有用戶之間共享信息的方式。管理器對(duì)象控制服務(wù)器進(jìn)程，該進(jìn)程管理共享對(duì)象并允許其他進(jìn)程操縱它們。 換句話說，管理器提供了一種方法來(lái)創(chuàng)建可以在不同進(jìn)程之間共享的數(shù)據(jù)。 以下是Manager對(duì)象的不同屬性 -

• 管理器的主要屬性是控制管理共享對(duì)象的服務(wù)器進(jìn)程。
• 另一個(gè)重要屬性是在任何進(jìn)程修改它時(shí)更新所有共享對(duì)象。

例子
以下是使用管理器對(duì)象在服務(wù)器進(jìn)程中創(chuàng)建列表記錄，然后在該列表中添加新記錄的示例。

import multiprocessing

def print_records(records):
   for record in records:
      print("Name: {0}\nScore: {1}\n".format(record[0], record[1]))

def insert_record(record, records):
   records.append(record)
      print("A New record is added\n")

if __name__ == '__main__':
   with multiprocessing.Manager() as manager:

      records = manager.list([('Computers', 1), ('Histoty', 5), ('Hindi',9)])
      new_record = ('English', 3)

      p1 = multiprocessing.Process(target = insert_record, args = (new_record, records))
      p2 = multiprocessing.Process(target = print_records, args = (records,))
      p1.start()
      p1.join()
      p2.start()
      p2.join()

執(zhí)行上面代碼，得到以下結(jié)果 -

A New record is added

Name: Computers
Score: 1

Name: Histoty
Score: 5

Name: Hindi
Score: 9

Name: English
Score: 3

管理器命名空間的概念

Manager類帶有名稱空間的概念，這是一種在多個(gè)進(jìn)程間共享多個(gè)屬性的快速方法。 命名空間不具有任何可以調(diào)用的公共方法，但它們具有可寫的屬性。

例子
以下Python腳本示例如何使用命名空間在主進(jìn)程和子進(jìn)程之間共享數(shù)據(jù) -

import multiprocessing

def Mng_NaSp(using_ns):

   using_ns.x +=5
   using_ns.y *= 10

if __name__ == '__main__':
   manager = multiprocessing.Manager()
   using_ns = manager.Namespace()
   using_ns.x = 1
   using_ns.y = 1

   print ('before', using_ns)
   p = multiprocessing.Process(target = Mng_NaSp, args = (using_ns,))
   p.start()
   p.join()
   print ('after', using_ns)

執(zhí)行上面示例代碼，得到以下結(jié)果 -

before Namespace(x = 1, y = 1)
after Namespace(x = 6, y = 10)

Ctypes數(shù)組和值

Multiprocessing模塊提供了Array和Value對(duì)象，用于將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在共享內(nèi)存映射中。 Array是從共享內(nèi)存分配的Array和Value是從共享內(nèi)存分配的ctypes對(duì)象。

Multiprocessing模塊導(dǎo)入Process，Value，Array。

例子
下面的Python腳本是一個(gè)從python文檔中獲取的例子，它利用Ctypes Array和Value在進(jìn)程間共享一些數(shù)據(jù)。

def f(n, a):
   n.value = 3.1415927
   for i in range(len(a)):
   a[i] = -a[i]

if __name__ == '__main__':
   num = Value('d', 0.0)
   arr = Array('i', range(10))

   p = Process(target = f, args = (num, arr))
   p.start()
   p.join()
   print (num.value)
   print (arr[:])

執(zhí)行上面示例代碼，得到以下結(jié)果 -

3.1415927
[0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9]

通信順序進(jìn)程(CSP)

CSP用于說明系統(tǒng)與具有并行模型的其他系統(tǒng)的交互。 CSP是通過消息傳遞編寫并發(fā)或編程的框架，因此它對(duì)于描述并發(fā)是有效的。

Python PyCSP庫(kù)

要實(shí)現(xiàn)在CSP中找到的核心原語(yǔ)，Python有一個(gè)名為PyCSP的庫(kù)。 它使實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)短和易讀，因此可以非常容易地理解它。 以下是PyCSP的基本流程網(wǎng)絡(luò) -

在上面的PyCSP過程網(wǎng)絡(luò)中，有兩個(gè)過程 - 進(jìn)程1和進(jìn)程2。這些過程通過傳遞消息通過兩個(gè)通道 - 通道1和通道2進(jìn)行通信。

安裝PyCSP

通過以下命令來(lái)安裝Python的PyCSP庫(kù) -

pip install PyCSP

例子
下面的Python腳本是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，它可以并行運(yùn)行兩個(gè)進(jìn)程。 它是在PyCSP庫(kù)的幫助下完成的 -

from pycsp.parallel import *
import time
@process
def P1():
   time.sleep(1)
   print('P1 exiting')
@process
def P2():
   time.sleep(1)
   print('P2 exiting')
def main():
   Parallel(P1(), P2())
   print('Terminating')
if __name__ == '__main__':
   main()

在上面的腳本中，已經(jīng)創(chuàng)建了兩個(gè)函數(shù)，即P1和P2，然后用@process進(jìn)行裝飾，將它們轉(zhuǎn)換為進(jìn)程。執(zhí)行上面代碼后，得到以下輸出結(jié)果 -

P2 exiting
P1 exiting
Terminating