Python并发编程—fork的使用

基于fork的多进程编程

fork使用

pid = os.fork()
功能： 创建新的进程
返回值：整数，如果创建进程失败返回一个负数，如果成功则在原有进程中返回新进程的PID，在新进程中返回0

注意：

• 子进程会复制父进程全部内存空间，从fork下一句开始执行。
• 父子进程各自独立运行，运行顺序不一定。
• 利用父子进程fork返回值的区别，配合if结构让父子进程执行不同的内容几乎是固定搭配。
• 父子进程有各自特有特征比如PID PCB 命令集等。
• 父进程fork之前开辟的空间子进程同样拥有，父子进程对各自空间的操作不会相互影响。

import os
from time import sleep

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Create process failed")
elif pid == 0:
  os._exit(0)
  sleep(3)
  print("New process")
else:
  sleep(5)
  print("Old process")

print("Fork test end")

import os
from time import sleep

print("=========================")
a = 1

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Create process failed")
elif pid == 0:
  print("New process")
  print("a = ",a)
  a = 10000
else:
  sleep(1)
  print("Old process")
  print("a:",a)

print("All a = ",a)

进程相关函数

os.getpid()

• 功能： 获取一个进程的PID值
• 返回值： 返回当前进程的PID

os.getppid()

• 功能： 获取父进程的PID号
• 返回值： 返回父进程PID

# 获取pid值

import os
import time

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Error")
elif pid == 0:
  time.sleep(1)
  print("Child PID:",os.getpid())
  print("Get parent PID:",os.getppid())
else:
  print("Get child PID:",pid)
  print("Parent PID:",os.getpid())

os._exit(status)

• 功能: 结束一个进程
• 参数：进程的终止状态

sys.exit([status])

• 功能：退出进程
• 参数：整数 表示退出状态
• 字符串 表示退出时打印内容

import os
import sys

# os._exit(1)
sys.exit("退出进程")

print("Process exit")

孤儿和僵尸

1.孤儿进程 ： 父进程先于子进程退出，此时子进程成为孤儿进程。

特点： 孤儿进程会被系统进程收养，此时系统进程就会成为孤儿进程新的父进程，孤儿进程退出该进程会自动处理。

2.僵尸进程 ： 子进程先于父进程退出，父进程又没有处理子进程的退出状态，此时子进程就会称为僵尸进程。

特点： 僵尸进程虽然结束，但是会存留部分PCB在内存中，大量的僵尸进程会浪费系统的内存资源。

3.如何避免僵尸进程产生

1）使用wait函数处理子进程退出

```		
pid,status = os.wait()
功能：在父进程中阻塞等待处理子进程退出
返回值： pid  退出的子进程的PID
　　　　status  子进程退出状态	
```

import os

pid = os.fork()

if pid < 0:
  print("Error")
elif pid == 0:
  print("Child process",os.getpid())
  os._exit(3)
else:
  p,status = os.wait()  # 阻塞等待子进程退出
  print("p : ",p)
  # 还原退出状态
  print("status:",os.WEXITSTATUS(status))
  while True:
    pass

2）创建二级子进程处理僵尸

1. 父进程创建子进程，等待回收子进程
2. 子进程创建二级子进程然后退出
3. 二级子进程称为孤儿，和原来父进程一同执行事件

import os
from time import sleep

def f1():
  for i in range(4):
    sleep(2)
    print("写代码")

def f2():
  for i in range(5):
    sleep(1)
    print("测代码")

pid = os.fork()
if pid < 0:
  print("Error")
elif pid == 0:
  p = os.fork()  # 二级子进程
  if p == 0:
    f2()
  else:
    os._exit(0)  # 一级子进程退出
else:
  os.wait() # 等一级子进程退出
  f1()

3）通过信号处理子进程退出

原理： 子进程退出时会发送信号给父进程，如果父进程忽略子进程信号，则系统就会自动处理子进程退出。

方法： 使用signal模块在父进程创建子进程前写如下语句 ：

import signal
signal.signal(signal.SIGCHLD,signal.SIG_IGN)

特点 ： 非阻塞，不会影响父进程运行。可以处理所有子进程退出

import signal
import os

# 子进程退出时父进程会忽略,此时子进程自动由系统处理
signal.signal(signal.SIGCHLD,signal.SIG_IGN)

pid = os.fork()

if pid < 0:
  pass
elif pid == 0:
  print("Child pid:",os.getpid())
else:
  while True:
    pass