python multiprocessing多进程变量共享与加锁的实现


Posted in Python onOctober 02, 2019

python多进程和多线程是大家会重点了解的部分,因为很多工作如果并没有前后相互依赖关系的话其实顺序并不是非常的重要,采用顺序执行的话就必定会造成无谓的等待,任凭cpu和内存白白浪费,这是我们不想看到的。

为了解决这个问题,我们就可以采用多线程或者多进程的方式,(多线程我们之后再讲),而这两者之间是有本质区别的。就内存而言,已知进程是在执行过程中有独立的内存单元的,而多个线程是共享内存的,这是多进程和多线程的一大区别。

利用Value在不同进程中同步变量

在多进程中,由于进程之间内存相互是隔离的,所以无法在多个进程中用直接读取的方式共享变量,这时候就可以用multiprocessing库中的 Value在各自隔离的进程中共享变量。

下面是一个多进程的例子:

假设有一个counter用来记录程序经过的总循环次数,每调用一次count函数之后counter就会增加20,在主程序中用循环开10个进程分别调用count函数,那么理想状态下,在十个进程中共享的counter值到程序结束后应该是200。

from multiprocessing import Process, Value
import time

def count(v):
  for i in range(20):
    time.sleep(0.01)
    v.value += 1

def main():
  value = Value('i',0)
  processes = [Process(target=count, args=(value,)) for i in range(10)]

  for p in processes:
    p.start()
  for p in processes:
    p.join()

  print(value.value)

if __name__ == '__main__':

  for i in range(10):
    main()

运行这个例子,会得到怎样的结果呢?

188
180
168
186
183
179
186
181
166
186

我在主程序里运行了十次这个程序,而最后的结果是160-180之间,总之,没有一次到200。这是什么原因呢?

相信很多人都已经明白了问题所在,那就是因为在multiprocessing库中的Value是细粒度的,Value中有一个ctypes类型的对象,拥有一个value属性来表征内存中实际的对象。Value可以保证同时只有一个单独的线程或进程在读或者写value值。这么看起来没有什么问题。

然而在第一个进程加载value值的时候,程序却不能阻止第二个进程加载旧的值。两个进程都会把value拷贝到自己的私有内存然后进行处理,并写回到共享值里。

那么这么会出现什么问题呢?

最后的共享值只接收到了一次值的增加,而非两次。

利用Lock在不同进程共享变量时加锁

上面的问题其实可以用一个非常简单的方法解决,我们只需要调用multiprocessing库中的Lock (锁)就可以保证一次只能有一个进程访问这个共享变量。修改后的代码如下:

from multiprocessing import Process, Value, Lock
from time import sleep

def count(x,lock):
  for i in range(20):
    sleep(0.01)
    with lock:
      x.value += 1


def main():
  counter = Value('i',0)
  lock = Lock()
  processes = [Process(target=count,args=(counter,lock)) for i in range(10)]
  for p in processes:
    p.start()
  for p in processes:
    p.join()

  print(counter.value)

if __name__ == '__main__':
  for i in range(10):
    main()

这样一来,输出的结果就会恒定为200了。

一些补充

1. 调用get_lock() 函数

其实Value这个包里已经包含了锁的概念,如果调用get_lock() 函数就可以自动给共享变量加锁。这样其实是比较推荐的方式,因为这样就不需要同时调用两个包。修改如下:

from multiprocessing import Process, Value
from time import sleep

def count(x):
  for i in range(20):
    global counter # 声明全局变量
    sleep(0.01)
    with counter.get_lock(): # 直接调用get_lock()函数获取锁
      x.value += 1

def main():
  processes = [Process(target=count, args=(counter,)) for i in range(10)]
  for p in processes:
    p.start()
  for p in processes:
    p.join()

  print(counter.value)

if __name__ == '__main__':
  counter = Value('i', 0) # 需要把全局变量移到主程序
  main()

上面的程序更加明确,且最终结果也是200。

2. 使用 multiprocessing.RawValue

整个multiprocessing包里刚刚调用的Value和Lock还可以统一被 multiprocessing.RawValue取代。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
零基础写python爬虫之打包生成exe文件
Nov 06 Python
Python合并多个装饰器小技巧
Apr 28 Python
python数据类型_字符串常用操作(详解)
May 30 Python
简单了解Python中的几种函数
Nov 03 Python
浅谈python jieba分词模块的基本用法
Nov 09 Python
python2 与 python3 实现共存的方法
Jul 12 Python
Python 获取中文字拼音首个字母的方法
Nov 28 Python
python 为什么说eval要慎用
Mar 26 Python
set在python里的含义和用法
Jun 24 Python
Pandas DataFrame中的tuple元素遍历的实现
Oct 23 Python
浅谈matplotlib.pyplot与axes的关系
Mar 06 Python
Python如何读写字节数据
Aug 05 Python
Python shutil模块用法实例分析
Oct 02 #Python
Windows平台Python编程必会模块之pywin32介绍
Oct 01 #Python
Python全栈之列表数据类型详解
Oct 01 #Python
python2和python3应该学哪个(python3.6与python3.7的选择)
Oct 01 #Python
使用Python制作一个打字训练小工具
Oct 01 #Python
Python + Flask 实现简单的验证码系统
Oct 01 #Python
python 矢量数据转栅格数据代码实例
Sep 30 #Python
You might like
常用星际术语索引(新手指南)
2020/03/04 星际争霸
PHP中去除换行解决办法小结(PHP_EOL)
2011/11/27 PHP
解决PHP上传非标准格式的图片pjpeg失败的方法
2017/03/12 PHP
PHP根据树的前序遍历和中序遍历构造树并输出后序遍历的方法
2017/11/10 PHP
Yii2压缩PHP中模板代码的输出问题
2018/08/28 PHP
JavaScript 学习点滴记录
2009/04/24 Javascript
jquery怎样实现ajax联动框(二)
2013/03/08 Javascript
JavaScript异步编程Promise模式的6个特性
2014/04/03 Javascript
js图片滚动效果时间可随意设定当鼠标移上去时停止
2014/06/26 Javascript
利用原生JavaScript获取元素样式只是获取而已
2014/10/08 Javascript
最简单的JavaScript验证整数、小数、实数、有效位小数正则表达式
2015/04/17 Javascript
jQuery取消ajax请求的方法
2015/06/09 Javascript
纯javascript实现图片延时加载方法
2015/08/21 Javascript
javascript 动态样式添加的简单实现
2016/10/11 Javascript
用v-html解决Vue.js渲染中html标签不被解析的问题
2016/12/14 Javascript
js实现手机拍照上传功能
2017/01/17 Javascript
Javascript中数组去重与拍平的方法示例
2017/02/03 Javascript
javascript 产生随机数的几种方法总结
2017/09/26 Javascript
浅谈NodeJs之数据库异常处理
2017/10/25 NodeJs
nodejs实现连接mongodb数据库的方法示例
2018/03/15 NodeJs
vue 纯js监听滚动条到底部的实例讲解
2018/09/03 Javascript
基于Vant UI框架实现时间段选择器
2020/12/24 Javascript
python笔记(2)
2012/10/24 Python
用Python解析XML的几种常见方法的介绍
2015/04/09 Python
Django框架的中的setting.py文件说明详解
2018/10/15 Python
python批量修改xml属性的实现方式
2020/03/05 Python
HTML5响应式(自适应)网页设计的实现
2017/11/17 HTML / CSS
科茨沃尔德家居商店:Scotts of Stow
2018/06/29 全球购物
电子商务网站的创业计划书
2014/01/05 职场文书
材料会计岗位职责
2014/03/06 职场文书
2015年资料员工作总结
2015/04/25 职场文书
现货白银电话营销话术
2015/05/29 职场文书
保险公司岗前培训工作总结
2015/10/24 职场文书
HR在给员工开具离职证明时,需要注意哪些问题?
2019/07/03 职场文书
Java循环队列与非循环队列的区别总结
2021/06/22 Java/Android
SpringCloud项目如何解决log4j2漏洞
2022/04/10 Java/Android