112、Python并发编程:Queue实现进程通信,此Queue非彼Queue

南宫理的日志录 2024-12-05 09:34:44
引言

多进程与多线程最大的区别在于数据独立、不共享内存。所以,如果某个进程修改了内存中的数据,通常这个改动只限于该进程内,并不会影响到其他进程。

通过共享变量的方式,实现进程间的通信,显然是无法做到了。但是,好在我们还可以通过Queue。

本文的主要内容有:

1、进程间通信概述

2、通过Queue实现进程间通信

进程间通信概述

进程间通信(Inter-Process Communication, IPC)是并发编程中一个很核心的概念。虽然在编程模型上,多进程与多线程在代码编写上有很多的相似性,但是在进程间通信上,会存在很大的不同。

1、数据隔离

由于每个进程都有自己独立的内存空间,因此进程之间不能直接访问彼此的内存,多线程中通过共享变量的方式进行通信的方式,显然就行不通了。

进程间的通信必须依靠特定的机制来进行,比如消息队列、管道、共享内存等。

2、IPC机制的选择

1)管道(Pipe):是一种常见的通信方式,在Linux中比较常见,比如最简单的命令行中的管道符,也是管道的一种。管道更适合一对一的通信需求。

2)消息队列:可以允许多个进程间进行通信,而且可以实现优先级。

3)共享内存:申请一块内存作为共享内存,允许多个进程访问该内存,速度比较快,但是,会涉及到类似于线程中的同步机制来防止数据竞争。

4)套接字(Socket):这种方式不仅支持本地的多进程通信,而且可以支持跨主机的进程通信。

具体选择时,需要结合业务需求,选择最适合的IPC机制。

需要特别说明的是,IPC机制的实现依赖于操作系统的支持,不同的操作系统可能会有不同的实现和性能特性。

了解了多进程的数据隔离特性、以及常见的IPC机制之后,下面通过代码实例,来简单介绍基于消息队列实现多进程之间的通信。其他IPC机制,将在后续的文章中依次介绍。

通过Queue实现进程间通信

需要注意的是,这里说的Queue,不是之前在多线程中使用的queue模块中的Queue,因为其本质上还是依赖线程间的数据共享。

接下来演示尝试使用queue模块中的Queue进行IPC,直接看代码:

运行结果是直接报错了:

其实,我们需要使用的是multiprocessing模块中的Queue。我们对上面的代码修改,只需要把Queue改为multiprocessing模块中的Queue,即可正常执行。

可以看到,只有import部分做了修改。

运行结果:

从这个代码的微小改动,即可从多线程中的队列,切换为多进程可用的队列。从中可以体会出Python相关设计中,所追求的编程接口的一致性,保证了队列相关对象在操作上的一致性,从而使得我们在学习、开发实践中,更加容易进行相关技能的扩充、迁移。

总结

本文简单介绍了多进程中数据隔离的特性,进程间通信(IPC)的概念,以及常见的实现机制。最后通过代码演示了通过消息队列(Queue)实现进程间通信的方式。

以上就是本文的全部内容,希望对您有所帮助!

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