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中mechanize库的简单使用示例
Jan 10 Python
利用scrapy将爬到的数据保存到mysql(防止重复)
Mar 31 Python
Python基于Floyd算法求解最短路径距离问题实例详解
May 16 Python
python实现将多个文件分配到多个文件夹的方法
Jan 07 Python
Python线程之定位与销毁的实现
Feb 17 Python
python栈的基本定义与使用方法示例【初始化、赋值、入栈、出栈等】
Oct 24 Python
如何用OpenCV -python3实现视频物体追踪
Dec 04 Python
Python tkinter和exe打包的方法
Feb 05 Python
Python continue语句实例用法
Feb 06 Python
利用Python发送邮件或发带附件的邮件
Nov 12 Python
详解Pytorch显存动态分配规律探索
Nov 17 Python
python中实现栈的三种方法
Dec 19 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
Laravel与CI框架中截取字符串函数
2016/05/08 PHP
php服务器的系统详解
2019/10/12 PHP
禁止js文件缓存的代码
2010/04/09 Javascript
初窥JQuery(二)事件机制(2)
2010/12/06 Javascript
jQuery Tools Dateinput使用介绍
2012/07/14 Javascript
js判断undefined变量类型使用typeof
2013/06/03 Javascript
JavaScript—window对象使用示例
2013/12/09 Javascript
JS判断移动端访问设备并加载对应CSS样式
2014/06/13 Javascript
jQuery中wrapAll()方法用法实例
2015/01/16 Javascript
果断收藏9个Javascript代码高亮脚本
2016/01/06 Javascript
JavaScript实现url参数转成json形式
2016/09/25 Javascript
JS实现Ajax的方法分析
2016/12/20 Javascript
深入掌握 react的 setState的工作机制
2017/09/27 Javascript
vuejs使用$emit和$on进行组件之间的传值的示例
2017/10/04 Javascript
基于angular-utils-ui-breadcrumbs使用心得(分享)
2017/11/03 Javascript
使用vue构建多页面应用的示例
2020/10/22 Javascript
[00:50]深扒TI7聊天轮盘语音出处6
2017/05/11 DOTA
使用IPython来操作Docker容器的入门指引
2015/04/08 Python
Python标准库defaultdict模块使用示例
2015/04/28 Python
使用python3.5仿微软记事本notepad
2016/06/15 Python
python 线程的暂停, 恢复, 退出详解及实例
2016/12/06 Python
PyQt4 treewidget 选择改变颜色,并设置可编辑的方法
2019/06/17 Python
Python3+Appium安装使用教程
2019/07/05 Python
从numpy数组中取出满足条件的元素示例
2019/11/26 Python
开启Django博客的RSS功能的实现方法
2020/02/17 Python
Sublime Text3最新激活注册码分享适用2020最新版 亲测可用
2020/11/12 Python
Python非单向递归函数如何返回全部结果
2020/12/18 Python
移动端HTML5开发神器之vconsole详解
2020/12/15 HTML / CSS
马来西亚网上美容店:Hermo.my
2017/11/25 全球购物
澳大利亚在线划船、露营和钓鱼商店:BCF Australia
2020/03/22 全球购物
什么是反射?如何实现反射?
2016/07/25 面试题
如何提高MySql的安全性
2014/06/19 面试题
UNIX文件名称有什么规定
2013/03/25 面试题
医德考评自我评价
2014/09/14 职场文书
2014年办公室个人工作总结
2014/11/12 职场文书
2019个人工作态度自我评价
2019/04/24 职场文书