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
Python入门篇之面向对象
Oct 20 Python
Python中使用PIPE操作Linux管道
Feb 04 Python
在DigitalOcean的服务器上部署flaskblog应用
Dec 19 Python
Python for Informatics 第11章之正则表达式(四)
Apr 21 Python
详解将Django部署到Centos7全攻略
Sep 26 Python
10分钟教你用python动画演示深度优先算法搜寻逃出迷宫的路径
Aug 12 Python
jupyter notebook清除输出方式
Apr 10 Python
宝塔面板成功部署Django项目流程(图文)
Jun 22 Python
selenium设置浏览器为headless无头模式(Chrome和Firefox)
Jan 08 Python
Python3+PyCharm+Django+Django REST framework配置与简单开发教程
Feb 16 Python
Python实现Telnet自动连接检测密码的示例
Apr 16 Python
使用Python获取字典键对应值的方法
Apr 26 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
apache和php之间协同工作的配置经验分享
2013/04/08 PHP
ThinkPHP模板自定义标签使用方法
2014/06/26 PHP
yii2中使用Active Record模式的方法
2016/01/09 PHP
PHP获取用户客户端真实IP的解决方案
2016/10/10 PHP
用Javascript做flash做的事..才完成的一个类.Auntion Action var 0.1
2007/02/23 Javascript
JavaScript 计算当天是本年本月的第几周
2009/03/22 Javascript
JavaScript 浮点数运算 精度问题
2009/10/06 Javascript
事件模型在各浏览器中存在差异
2010/10/20 Javascript
使用按钮控制以何种方式打开新窗口的属性介绍
2012/12/17 Javascript
jquery mobile的触控点击事件会多次触发问题的解决方法
2014/05/08 Javascript
js设置和获取自定义属性的方法
2016/10/20 Javascript
jQuery双向列表选择器select版
2016/11/01 Javascript
javascript/jquery实现点击触发事件的方法分析
2019/11/11 jQuery
[01:51]历届DOTA2国际邀请赛举办地回顾 TI9落地上海
2018/08/26 DOTA
[01:38]完美世界DOTA2联赛(PWL)宣传片:第一站
2020/10/26 DOTA
在Python的Flask框架下收发电子邮件的教程
2015/04/21 Python
初步认识Python中的列表与位运算符
2015/10/12 Python
非递归的输出1-N的全排列实例(推荐)
2017/04/11 Python
基于python的Tkinter编写登陆注册界面
2017/06/30 Python
利用scrapy将爬到的数据保存到mysql(防止重复)
2018/03/31 Python
Django 中自定义 Admin 样式与功能的实现方法
2019/07/04 Python
python 3.6.7实现端口扫描器
2019/09/04 Python
python 实现字符串下标的输出功能
2020/02/13 Python
H5 canvas实现贪吃蛇小游戏
2017/07/28 HTML / CSS
详解H5 活动页之移动端 REM 布局适配方法
2017/12/07 HTML / CSS
HTML5实现音频和视频嵌入的方法
2018/08/22 HTML / CSS
Java提供了哪些企业应用编程接口
2015/02/13 面试题
数据库方面面试题
2012/04/22 面试题
超市促销实习自我鉴定
2013/09/23 职场文书
教师的实习自我鉴定
2013/12/17 职场文书
开学季活动策划方案
2014/02/28 职场文书
2014年人力资源部工作总结
2014/11/19 职场文书
绵山导游词
2015/02/05 职场文书
自愿离婚协议书范本2016
2016/03/18 职场文书
浅析Django接口版本控制
2021/06/26 Python
分享几种python 变量合并方法
2022/03/20 Python