Python3的multiprocessing多进程-Queue、Pipe进程间通信

一、简介

当使用多个进程时，通常使用消息传递来进行进程之间的通信，并避免必须使用任何同步原语（如锁）。对于传递消息，可以使用Pipe()（用于两个进程之间的连接）或队列Queue（允许多个生产者和消费者）。
multiprocessing使用通常queue.Empty和 queue.Full异常来发出超时信号。它们在multiprocessing命名空间中不可用，因此需要从中导入它们 queue。

1、Queue 用来在多个进程间通信。Queue 有两个方法，get 和 put：

class multiprocessing.Queue（[ maxsize ] ）

put：放数据，Queue.put( )默认有block=True和timeout两个参数。当block=True时，写入是阻塞式的，阻塞时间由timeout确定。当队列q被（其他线程）写满后，这段代码就会阻塞，直至其他线程取走数据。Queue.put（）方法加上 block=False 的参数，即可解决这个隐蔽的问题。但要注意，非阻塞方式写队列，当队列满时会抛出 exception Queue.Full 的异常
get：取数据(默认阻塞),Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间

from multiprocessing import Process, Queue
import os, time, random
# 写数据进程执行的代码:
def _write(q,urls):
    print('Process(%s) is writing...' % os.getpid())
    for url in urls:
        q.put(url)
        print('Put %s to queue...' % url)
        time.sleep(random.random())
# 读数据进程执行的代码:
def _read(q):
    print('Process(%s) is reading...' % os.getpid())
    while True:
        url = q.get(True)
        print('Get %s from queue.' % url)
if __name__=='__main__':
    # 父进程创建Queue，并传给各个子进程：
    q = Queue()
    _writer1 = Process(target=_write, args=(q,['url_1', 'url_2', 'url_3']))
    _writer2 = Process(target=_write, args=(q,['url_4','url_5','url_6']))
    _reader = Process(target=_read, args=(q,))
    # 启动子进程_writer，写入:
    _writer1.start()
    _writer2.start()
    # 启动子进程_reader，读取:
    _reader.start()
    # 等待_writer结束:
    _writer1.join()
    _writer2.join()
    # _reader进程里是死循环，无法等待其结束，只能强行终止:
    _reader.terminate()
'''
Process(7460) is writing...
Put url_1 to queue...
Process(13764) is writing...
Put url_4 to queue...
Process(13236) is reading...
Get url_1 from queue.
Get url_4 from queue.
Put url_2 to queue...
Get url_2 from queue.
Put url_5 to queue...
Get url_5 from queue.
Put url_6 to queue...
Get url_6 from queue.
Put url_3 to queue...
Get url_3 from queue.

'''

2、Pipe常用来在两个进程间通信，两个进程分别位于管道的两端。

multiprocessing.Pipe([duplex])
(con1, con2) = Pipe()

con1管道的一端，负责存储,也可以理解为发送信息
con2管道的另一端，负责读取,也可以理解为接受信息

from multiprocessing import Process, Pipe

def send(pipe):
    pipe.send(['spam'] + [42, 'egg'])   # send 传输一个列表
    pipe.close()

if __name__ == '__main__':
    (con1, con2) = Pipe()                            # 创建两个 Pipe 实例
    sender = Process(target=send, args=(con1, ))     # 函数的参数，args 一定是实例化之后的 Pipe 变量，不能直接写 args=(Pip(),)
    sender.start()                                   # Process 类启动进程
    print("con2 got: %s" % con2.recv())              # 管道的另一端 con2 从send收到消息
    con2.close()                                     # 关闭管道

3、管道是可以同时发送和接受消息的：

from multiprocessing import Process, Pipe

def talk(pipe):
    pipe.send(dict(name='Bob', spam=42))            # 传输一个字典
    reply = pipe.recv()                             # 接收传输的数据
    print('talker got:', reply)

if __name__ == '__main__':
    (parentEnd, childEnd) = Pipe()                  # 创建两个 Pipe() 实例，也可以改成 conf1， conf2
    child = Process(target=talk, args=(childEnd,))  # 创建一个 Process 进程，名称为 child
    child.start()                                   # 启动进程
    print('parent got:', parentEnd.recv())          # parentEnd 是一个 Pip() 管道，可以接收 child Process 进程传输的数据
    parentEnd.send({x * 2 for x in 'spam'})         # parentEnd 是一个 Pip() 管道，可以使用 send 方法来传输数据
    child.join()                                    # 传输的数据被 talk 函数内的 pip 管道接收，并赋值给 reply
    print('parent exit')

'''
parent got: {'name': 'Bob', 'spam': 42}
talker got: {'ss', 'mm', 'pp', 'aa'}
parent exit
'''