Python 消息队列、多线程、多进程、协程(二)

本章内容简介

1. queue 消息队列详解:常用参数、队列的四种类型及实例;

2. Python 多线程: 线程池、线程锁

3. Python 多进程:  进程锁、进程池、数据共享

4. 协程

一. queue 消息队列

1)常用参数:

a = queue.Queue() #括号里是可以放几个数据,2就是2个;多的就放不进去了
a.put(11)             # put放数据时,可以设置是否阻塞,超时时间
a.put(22)   
a.get()                   # 取数据,按模式取值,默认(阻塞);可以设置参数(block=False),超时时间(timeout=2)2秒;
a.qsize()        # 计数,列队里有几个值;
a.task_done()    # 标识列队里的此任务已经完成了,和join配合使用;
a.join()        # 如果列队没执行完,程序不终止,执行完要告诉队列,执行完了,才能终止操作。

2)队列的四种模式:

# queue.Queue,先进先出队列
# queue.LifoQueue,后进先出队列
# queue.PriorityQueue,优先级队列
# queue.deque,双向对队

实例:

import queue
# q = queue.Queue(2) 先进先出队列
# q = queue.LifoQueue() 后进先出队列
# q = queue.PriorityQueue() 优先级队列
# q = queue.deque()   双向队列

q = queue.LifoQueue()
q.put(123)
q.put(456)
# 打印;456
print(q.get())

# 优先级最小的拿出来
# 如果优先级一样,则是谁先放,就先取出谁
q = queue.PriorityQueue()
q.put((1,'alex1'))
q.put((1,'alex2'))
q.put((1,'alex3'))
q.put((3,'alex3'))
# (1, 'alex1')
print(q.get())


q = queue.deque()
q.append(123)
q.append(333)
q.appendleft(456)
# deque([456, 123, 333])
print(q)
# 打印:456
print(q[0])
q.pop()     # 从右边删除
# deque([456, 123])
print(q)
q.popleft() # 从左边删除

队列四种模式 

3)队列(生产者消费者模型) 

1)生产者消费者模型的作用:

1、解决阻塞

2、就是解耦,修改生产者,不会影响消费者,反之亦然。

2)在生产环境,用生产者消费者模型,就可以解决:

1、处理瞬时并发的请求问题。瞬时的连接数就不会占满。所以服务器就不会挂了。

2、客户端提交一个请求,不用等待处理完毕,可以在页面上做别的事情。

2.1)如果不用队列存数据,服务端通过多线程来处理数据:

用户往队列存数据,服务器从队列里取数据。

没有队列的话,就跟最大连接数有关系,每个服务器就有最大连接数。

客户端要获取服务器放回,服务器要查、修改数据库或修改文件,要2分钟,那客户端就要挂起链接2分钟,2万个连接一半都要挂起,服务器就崩溃了。

如果没有队列,第一个用户发来请求,连上服务器,占用连接,等待2分钟。

第二个人来也要占用2分钟。

web服务器

如果要处理并发,有10万并发,如果:一台机器接收一个连接,需要10万个机器,等待2分钟就处理完了。

2.2)把请求放在队列的好处

用户发来请求,把请求放到队列里,可以让连接马上断开,不会阻塞,就不占用服务器的连接数了。如果看到订单处理了没,就要打开另外一个页面,查看请求是否处理。

服务器查询处理任务的时候,每个才花2分钟,服务器耗时是没有减少的。

但是这样做,客户端就不会持续的占用连接了。那瞬时的连接数就不会占满。所以服务器就不会挂了。

但是后台要处理10万个请求,也需要50台服务器。并不会减少服务器数量。

这样就能处理瞬时并发的请求问题。

服务器只是处理请求,是修改数据库的值,不是告诉客户端。而是客户端再发来请求,查询数据库已经修改的内容。

提交订单之后,把这个订单扔给队列,程序返回“正在处理”,就不等待了,然后断开这个连接,你可以在页面里做别的事情,不用一直等待订单处理完。这样就不影响服务器的最大连接数。在页面帮你发起一个alax请求,url,不停的请求(可能是定时器),我的订单成功没有,我的订单成功没有,如果订单成功了,就自动返回页面:订单成功

如果不用队列的话,一个请求就占用一个服务器,等待的人特别多,等待连接的个数太多了。服务器就挂掉了。

队列就没有最大个数限制,把请求发给队列了,然后http链接就断开了,就不用等待了。

12306买票的时候,下次再来请求的时候,就会告诉你,前面排了几个人。

3)python queue的特点:

python的queue是内存级别的。rabbitmq可以把队列发到别的服务器上处理。

所以python里的queue不能持久化,但是rabbitmq可以持久化。

queue.Queue()这样写,队列就没有最大个数限制。queue.Queue(5)就是说队列里最多能放5个值

4)生产者消费者代码示例:

import time,random
import queue,threading
q = queue.Queue()


def Producer(name):
    count =0
    while True:
        time.sleep(random.randrange(3))
        if q.qsize()<3:         # 只要盘子里小于3个包子,厨师就开始做包子
            q.put(count)
            print("Producer %s has produced %s baozi.." %(name,count))
            count += 1

def Consumer(name):
    count =0
    while True:
        time.sleep(random.randrange(4))
        if not q.empty():       # 只要盘子里有包子,顾客就要吃。
            data = q.get()
            print(data)
            print('\033[32;1mConsumer %s has eat %s baozi...\033[0m' % (name,data))
        else:           # 盘子里没有包子
            print("---no baozi anymore----")
        count+=1

p1 = threading.Thread(target=Producer,args=('A',))
c1 = threading.Thread(target=Consumer,args=('B',))
c2 = threading.Thread(target=Consumer,args=('C',))
p1.start()
c1.start()
c2.start()

'''
当你设计复杂程序的时候,就可以用生产者消费者模型,来松耦合你的代码,也可以减少阻塞。
'''

实例代码 

二. Python 多线程

1)线程锁

Lock,RLock

Lock只能锁一次,RLock可以递归多层,Lock不支持多层锁嵌套,我们一般用RLOCK

import threading
import time
NUM = 10

def func(lock):
    global NUM
    # 上锁
    lock.acquire()
    lock.acquire()
    NUM -= 1
    time.sleep(2)
    print(NUM)
    # 开锁
    lock.release()
    lock.release()

# Lock = threading.Lock()   # 不支持嵌套锁,一般不用
RLock = threading.RLock()   # 一般用RLock,支持嵌套锁。

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=func,args=(RLock,))
    t.start()

'''
死锁:
就是你也抢资源,我也抢资源,谁也抢不走就是死锁。
如果是python,就是Lock,弄成嵌套锁,不支持,则变成死锁。
解决办法:
用RLock,支持嵌套锁
'''

信号量 BoundedSemaphore

如果用线程锁,一次只允许一个进入,如果用信号量可以允许同时多少个一起进入。

每次5个线程同时执行,可能就会同时修改一个值。

import threading
import time
NUM = 10

def func(i,lock):
    global NUM
    # 上锁
    lock.acquire()  # 总共30个 一次执行5个 25个,依次类推:20,15。。。
    NUM -= 1
    time.sleep(2)
    print('NUM:',str(NUM),'i:',i)
    # 开锁
    lock.release()

# Lock = threading.Lock()   # 不支持嵌套锁,一般不用
# RLock = threading.RLock()   # 一般用RLock,支持嵌套锁。
lock = threading.BoundedSemaphore(5)   # 参数是每次执行几个线程

for i in range(30):
    t = threading.Thread(target=func,args=(i,lock,))
    t.start()

 

event红绿灯

要么全部阻塞(红灯),要么全部放开(绿灯)

import threading

def func(i,e):
    print(i)    # 10个线程并发打印:0-9 ,然后到wait的时候,就开始检测是什么灯
    e.wait()    # 检测是什么灯,如果是红灯,停;绿灯,行
    print(i+100)

event = threading.Event()

for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=func,args=(i,event))
    t.start()

event.clear()   # 设置成红灯
inp = input('>>>')
if inp == "1":
    event.set() #设置成绿灯

线程锁条件-condition1

Lock,RLock:线程锁使用场景:

Lock,RLock是多个用户同时修改一份数据,可能会出现脏数据,数据就会乱,就加互斥锁,一次只能让一个人修改数据,就能解决。

condition,event,BoundedSemaphore 使用场景:

如果写了个爬虫,在建立数据库连接,线程就等着,什么能数据库能用了,就开通线程,再爬虫。

event是kua一下,全走了。

notify维护一个队列,传几个,就只能出去几次。

import threading


def func(i, con):
    print(i)
    con.acquire()
    con.wait()
    print(i + 100)
    con.release()


c = threading.Condition()
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=func, args=(i, c,))
    t.start()

while True:
    inp = input(">>>")
    if inp == 'q':
        break
    c.acquire()
    c.notify(int(inp))
    c.release()

线程锁条件-condition2

con.wait_for里传一个函数名当参数,返回布尔值,是True,就执行下面的代码。反之,就不执行。

无论是否返回True,都是用了一个线程。

import threading

def condition():
    ret = False
    r = input('>>>')
    if r == 'true':
        ret = True
    else:
        ret = False
    return ret


def func(i,con):
    print(i)
    con.acquire()
    con.wait_for(condition)     # 只能一个一个过
    print(i+100)
    con.release()

c = threading.Condition()
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=func, args=(i,c,))
    t.start()

线程锁定时器

from threading import Timer

def hello():
    print("hello, world")

t = Timer(1, hello)  # 等1秒,执行hello
t.start()  # after 1 seconds, "hello, world" will be printed

2)自定义线程池

  • 自定义线程池基础版
import queue
import threading
import time
class TheadPool:
    def __init__(self,maxsize = 5):
        self.maxsize = maxsize
        self._q = queue.Queue(maxsize)
        for i in range(maxsize):    # 1、初始化的时候,先往队列里放5个线程
            self._q.put(threading.Thread)
        # 【threading.Thread, threading.Thread, threading.Thread, threading.Thread】
    def get_thread(self):
        return self._q.get()

    def add_thread(self):
        self._q.put(threading.Thread)

pool = TheadPool(5)

def task(arg,p):
    # 2、线程并发执行,5个线程在瞬间(1秒钟之内)从队列里取出5个(执行get_thread()方法)
    #    5个线程在瞬间打印0-4,就是i
    print(arg)
    time.sleep(1)   # 3、停了5秒
    p.add_thread()  # 4、5个线程执行:队列添加线程(因为是5个线程执行,一个线程添加一个,队列总共是5个线程)

for i in range(20): # 5、然后这样先取走5个,再put5个,然后打印i,就会出现:第一次打印:0-4,然后是:5-9,10-14,15-19
    # threading.Thread类
    t = pool.get_thread()
    obj = t(target=task,args=(i,pool,))
    obj.start()

这个程序的问题:
线程没有被重用,线程一下开到最大(浪费)

自定义线程池思路

不要把队列里放线程,而是放任务,开三个线程来从队列里取任务,如果都取完了,就会阻塞

方法1:

设置超时时间

方法2:

往队列尾部,加三个空值,如果取得是空值,则终止线程。

没有空闲线程,并且已经创建的线程小于最大的线程数,这样才会创建线程。

 出现的问题

注意;之前的自定义线程池,如果定义queue的最多能放值的个数,pool = ThreadPool(5,5)

terminate就不好使了。

有的时候会一直阻塞,因为队列里已经有5个了,再往里面put一个,就超出queue里最大的个数。

自定义线程池代码

import queue
import threading
import contextlib
import time

StopEvent = object()
RUN = 0     # 定义线程池的三种状态
CLOSE = 1
TERMINATE = 2
iNum=0
'''
开启最大个数为5个的队列,
'''

class ThreadPool(object):

    def __init__(self, max_num, max_task_num = None):
        if max_task_num:        # 如果传了最大队列数,就设置,否则就是无限大。
            self.q = queue.Queue(max_task_num)
        else:
            self.q = queue.Queue()
        self.max_num = max_num      # 设置最大线程数
        self.cancel = False         # 假如已经执行close了,就不再执行任务,生成线程处理了
        self.generate_list = []     # 已经生成的线程数列表
        self.free_list = []         # 空闲的线程数列表
        self._state = RUN

    def run(self, func, args, callback=None):
        """
        线程池执行一个任务
        :param func: 任务函数
        :param args: 任务函数所需参数
        :param callback: 任务执行失败或成功后执行的回调函数,回调函数有两个参数1、任务函数执行状态;2、任务函数返回值(默认为None,即:不执行回调函数)
        :return: 如果线程池已经终止,则返回True否则None
        """
        if self.cancel:         # 假如已经执行close了,就不再执行任务,生成线程处理了
            return
        if len(self.free_list) == 0 and len(self.generate_list) < self.max_num: # 假如空闲的线程列表为空,并且已经生成的线程数小于最大线程数
            self.generate_thread()      # 创建线程

        w = (func, args, callback,)     # 把当前任务放入队列,也就是run循环了300次,就有300个任务放入队列
        self.q.put(w)       # 注意:队列数是多少个,就要开启几个线程,因为当要关闭的线程池时,
                            # 要把空对象加到队列。线程判断获取到是空对象(此时已经把queue里的任务都取完了)就关闭线程。

        global iNum
        iNum+=1
        # print('qsize:',str(self.q.qsize()))
    def generate_thread(self):
        """
        创建一个线程
        """
        t = threading.Thread(target=self.call)  # 执行call函数
        t.start()

    def call(self):
        """
        循环去获取任务函数并执行任务函数
        """
        current_thread = threading.currentThread    # 获取当前线程
        self.generate_list.append(current_thread)   # 把当前线程加入到已经生成线程列表

        event = self.q.get()        # 从队列里取一个任务
        while event != StopEvent:   # 假如 这个任务不是空对象

            func, arguments, callback = event      # 传进去的任务是个元组,由函数,参数,回调函数组成。
            try:
                result = func(*arguments)       # 执行任务,返回result
                success = True                 # 执行成功,返回状态为True
            except Exception as e:
                success = False
                result = None
            else:
                if callback is not None:       # 假如有回调函数
                    try:
                        callback(success, result)   # 把状态和返回值传给回调函数执行
                    except Exception as e:
                        pass
            # 执行worker_state函数,空闲线程列表里是否加入个线程。在yield处执行with下的代码
            with self.worker_state(self.free_list, current_thread):
                if self._state == TERMINATE:        # 假如线程池状态是TERMINATE
                    print(11111111111111111111111)
                    event = StopEvent               # 就把当前任务赋值为空对象,while循环不满足,这样就走else的内容

                else:
                    event = self.q.get()            # 如果不是TERMINATE状态,则把当前任务赋给event对象
        else:       # 如果while循环不满足,或者while循环完了,没有break,就执行else内容。

            self.generate_list.remove(current_thread)   # 队列获取到了空对象,就关闭线程(从列表中移除当前的线程)
            print(len(self.generate_list))


    def close(self):        # 先执行close(),再执行join()
        """
        执行完所有的任务后,所有线程停止
        """
        if self._state == RUN:
            self._state = CLOSE
            self.cancel = True
        full_size = len(self.generate_list)     # 查看已经生成的线程数个数
        while full_size:
            self.q.put(StopEvent)       # 往队列尾部加上一个空对象,由于队列是先进先出的,所以空对象是最后获取的,通过空对象就能关闭线程。
            full_size -= 1      # 循环的次数为生成的线程的总个数

    def terminate(self):        # 直接执行terminate()
        """
        无论是否还有任务,终止线程
        """
        self._state = TERMINATE
        print("len:",str(len(self.generate_list)))
        while self.generate_list:   # 假如线程列表不为空,就往队列里加上空对象
            print('q.qsize():',str(self.q.qsize()))
            self.q.get()
            self.q.put(StopEvent)

        # self.q = queue.Queue()
        print(self.q.empty())       # 查看队列是否为空,相当于q.size==0
        print('------------'+str(self.q.qsize()))

    def join(self):     # CLOSE和join结合用
        """Waits until all outstanding tasks have been completed."""
        assert self._state in (CLOSE,)
        delay = 0.0005
        if self._state==CLOSE:
            while self.q.qsize() > 0:
                delay = min(delay * 2, .05)



    @contextlib.contextmanager      # 上下文管理器
    def worker_state(self, state_list, worker_thread):  # 传入的是空闲线程列表和当前线程
        """
        用于记录线程中正在等待的线程数
        """
        state_list.append(worker_thread)        # 把当前线程加到空闲线程里,yield前面的代码相当于执行__enter__,
        try:
            yield           # yield是执行with worker_state下的代码,
        finally:            # yield后面的代码相当于执行__exit__
            state_list.remove(worker_thread)    # 执行完一个queue的所有任务了,就移除这个线程了。因为一个队列对应着一个线程。


pool = ThreadPool(5,5)

def callback(status, result):
    # status, execute action status
    # result, execute action return value
    pass

def action(i):
    print(i)

for i in range(200):
    ret = pool.run(action, (i,), callback)
pool.terminate()
# pool.close()
# pool.join()
print(1234234523452345234523452345234523452345234523455)
# time.sleep(1)
print(pool.q.qsize())
print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))
print('iNum:',iNum)
# print(len(pool.generate_list), len(pool.free_list))

自定义线程池

三. Python 多进程

多进程

在windows里加main才能执行,如果在linux不加main可以执行。

在windows下,如果在程序里,不方便加main,只能放弃了。

from multiprocessing import Process

def foo(i):
    print('say hi',i)

if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,))
        p.start()

1)进程之间的数据共享

这个例子是单线程,数据是共享的,无论单线程还是多线程都是共享的。

from multiprocessing import Process
import multiprocessing

def foo(i,li):
    li.append(i)
    print('say hi',i,li)


if __name__ == '__main__':
    li = []
    for i in range(10):
        # p = Process(target=foo,args=(i,li))
        foo(i,li)
        # p.daemon = True
        # p.start()
        # p.join()

进程默认数据不共享

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'WangQiaomei'

from multiprocessing import Process
import multiprocessing

def foo(i,li):
    li.append(i)
    print('say hi',i,li)


if __name__ == '__main__':
    li = []
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li))
        # foo(i,li)
        # p.daemon = True
        p.start()
        # p.join()

queues实现:进程之间数据共享

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import queues
import multiprocessing

def foo(i,arg):
    arg.put(i)
    print('say hi',i,arg.qsize())


if __name__ == '__main__':
    # li =[]
    li = queues.Queue(20,ctx=multiprocessing)
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,))
        # p.daemon = True
        p.start()
        # p.join()

数组和列表的区别:

数组和列表的特点比较:

1、数组类型一定:

数组只要定义好了,类型必须是一致的

python里列表里,可以放字符串也可以放数字。

2、数组个数一定:

创建数组的时候,就要指定数组多大,比如数组是10,再添加11个,就会报错

列表是动态的,个数不一定。

数组和列表的相邻元素的内存位置比较: 

python的列表是基于c来实现。

python的列表相邻的两个元素在内存里,不一定挨着。是用链表实现的。

因为个数不限制,开始是10个长度,所以可能第11个被占用了。

每个元素,记录上一个和下一个的位置在哪里。可以找到位置。

字符串和int类型的占用内存的位置大小肯定不一样。所以数组,不只是长度一样,类型也要一样。

对于数组的话,相邻的元素是挨着的。

数组是int类型,并且长度是确定的。所以是相邻的。

数组的内存地址是连续的,列表不是,就是链表,链表是每个元素记录上一个位置和下一个位置在哪里。

数组实现:进程之间数据共享

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import queues
import multiprocessing
from multiprocessing import Array

def foo(i,arg):
    # arg.put(i)
    # print('say hi',i,arg.qszie())
    arg[i] = i + 100
    for item in arg:
        print(item)
    print("====================")

if __name__ == '__main__':
    # li =[]
    # li = queues.Queue(20,ctx=multiprocessing)
    li = Array('i',5)
    for i in range(5):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,))
        # p.daemon = True
        p.start()
        # p.join()

注意:Array的参数,写了i,就只能放数字:

dict实现:进程之间数据共享

用Manager()对象创建一个特殊的字典。
For循环创建了多个进程,每个进程都可以利用dict。
dict.values()就是获取它所有的值,
如果字典获取的值是递增的,说明数据是共享的。

'ForkAwareLocal' object has no attribute 'connection'

如果把join注释就会报错:

报错:

    conn = self._tls.connection

AttributeError: 'ForkAwareLocal' object has no attribute 'connection'

from multiprocessing import Process
import multiprocessing
from multiprocessing import Manager

def foo(i,arg):
    arg[i] = i + 100
    print(arg.values())

if __name__ == '__main__':
    obj = Manager()
    li = obj.dict()
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,))
        p.start()
        # p.join()        # 方式1
    # 方式2
    # import time
    # time.sleep(10)

原因是:
li = obj.dict()是在主进程创建的
for循环里创建的是子进程,子进程是修改主进程:arg[i] = i + 100(arg就是li)
主进程和子进程都在执行,主进程里有个字典,子进程要修改这个字典。
进程和进程之间要通信的话,需要创建连接的。相当于两边都写上一个socket,进程之间通过连接进行操作。
主进程执行到底部,说明执行完了,会把它里面的连接断开了。
主进程把连接断开了,子进程就连接不上主进程。
如果在底部写停10秒,主进程就停止下来,并没有执行完。主进程没有执行完,连接还没有断开,那子进程就可以连接它了。

解决方法1:停10秒(不建议)

from multiprocessing import Process
import multiprocessing
from multiprocessing import Manager

def foo(i,arg):
    arg[i] = i + 100
    print(arg.values())

if __name__ == '__main__':
    obj = Manager()
    li = obj.dict()
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,))
        p.start()
        # p.join()        # 方式1
    # 方式2
    import time
    time.sleep(10)

代码

测试:

如果把sleep(10)改成sleep(0.1),那么只会打印前面几行,然后又报之前的错误

打印:

[102]
[102, 105]
[102, 103, 105]
[102, 103, 105, 107]

接着报错:

    conn = self._tls.connection

AttributeError: 'ForkAwareLocal' object has no attribute 'connection'

解决办法2:用join

p.join()所以使用多进程的常规方法是,先调用start启动进程,再调用join要求主进程等待当前子进程的结束。
join是用来阻塞当前线程的,每次循环:p.start()之后,p就提示主线程,需要等待p结束才向下执行,那主线程就乖乖的等着啦。

from multiprocessing import Process
import multiprocessing
from multiprocessing import Manager

def foo(i,arg):
    arg[i] = i + 100
    print(arg.values())

if __name__ == '__main__':
    obj = Manager()
    li = obj.dict()
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,))
        p.start()
        p.join()        # 方式1:
    # 方式2
    # import time
    # time.sleep(10)

 总结:进程之间共享的方式:

queues,数组和字典的方式

dict对类型没有限制,跟使用字典是一模一样的。用数组则限制了数据类型。

进程和进程之间要通信,是要连接的。

主进程执行到底部了,就执行完了,就把连接断开了。子进程就连不上主进程了。

2)进程锁

没有锁,多个进程就会一起修改数据:

加把锁就把进程锁住了,同一时间只有一个进程可以运行,其他都等着。

RLock, Lock, Event, Condition, Semaphore    # 这些方法跟线程的使用方法是一样的

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import queues
from multiprocessing import Array
from multiprocessing import RLock, Lock, Event, Condition, Semaphore    # 这些方法跟线程的使用方法是一样的
import multiprocessing
import time

def foo(i,lis,lc):
    lc.acquire()        # 加锁
    lis[0] = lis[0] - 1
    time.sleep(1)
    print('say hi',lis[0])
    lc.release()        # 释放锁

if __name__ == "__main__":
    # li = []
    li = Array('i', 1)
    li[0] = 10
    lock = RLock()
    for i in range(10):
        p = Process(target=foo,args=(i,li,lock))
        p.start()

3)进程池

进程池串行-apply

apply从进程池里取进程,然后一个一个执行,第一个进程执行完,第二个进程才执行,进程之间是串行的操作。这样就不是并发操作,没有太大意义。

from multiprocessing import Pool

def f1(arg):
    print(arg)
if __name__ == "__main__":
    pool = Pool(5)

    for i in range(10):
        pool.apply(func=f1,args=(i,))   # apply执行函数,传入参数
    print('end')

进程池异步-apply_rsync

from multiprocessing import Pool

def f1(arg):
    print(arg)
if __name__ == "__main__":
    pool = Pool(5)

    for i in range(10):
        # pool.apply(func=f1,args=(i,))   # apply执行函数,传入参数
        pool.apply_async(func=f1,args=(i,))
    print('end')

这10个任务kua一下全执行了,主进程执行到end了。
主进程执行完了,子进程就被终止掉了。
主进程执行完了,就不再等子线程了,如果要等就要设置参数。
多线程线程默认也是,主进程不等子进程,多线程是:daemon=True加join来让他等。

主进程等子进程

1. close等子进程全部执行完

join是终止进程,必须要前面执行close或者terminate方法。

执行close,等所有任务(10个)全部执行完,再终止

执行terminate,表示立即终止,不管你当前的任务是否执行完,都立即终止。

from multiprocessing import Pool
import time


def f1(arg):
    time.sleep(1)   # 加这句是为了看出5个5个执行的效果。
    print(arg)
if __name__ == "__main__":
    pool = Pool(5)

    for i in range(10):
        # pool.apply(func=f1,args=(i,))   # apply执行函数,传入参数
        pool.apply_async(func=f1,args=(i,))
    pool.close()
    pool.join()     # join表示:主进程执行到这里的时候,夯住了,等子进程结束的时候,再往下执行。
    print('end')

光执行join,会触发下面的断言错误:
assert self._state in (CLOSE, TERMINATE)
join源代码有这句,只有符合这个条件的,才不会报错。
这个条件就是:执行join之前,必须执行close或者terminate方法。
close+join:是等子线程全部执行完了,才继续往下执行。

terminate立即终止

from multiprocessing import Pool
import time

def f1(arg):
    time.sleep(1)
    print(arg)
if __name__ == "__main__":
    pool = Pool(5)

    for i in range(10):
        # pool.apply(func=f1,args=(i,))   # apply执行函数,传入参数
        pool.apply_async(func=f1,args=(i,))
    time.sleep(1.5)
    pool.terminate()   # 立即终止
    pool.join()
    print('end')

光执行join,会触发下面的断言错误:
assert self._state in (CLOSE, TERMINATE)
join源代码有这句,只有符合这个条件的,才不会报错。
这个条件就是:执行join之前,必须执行close或者terminate方法。
terminate+join:是表示立即终止,不管你当前的任务是否执行完,都立即终止。

 

四. 协程

1 协程及gevent原理 

IO密集型:用多线程+gevent(更好),多线程

计算密集型:用多进程 

协程原理:利用一个线程,分解一个线程成为多个“微线程”==>程序级别 

如果写爬虫,就访问别的网站,拿别人源码。http请求叫IO请求,用多线程。

假设要访问3个url,创建3个线程,都在等待着,第一个有数据返回就继续执行,以此类推。

在等待过程中,就什么事也没干。 

协程的方式。

计算机帮你创建进程、线程。线程是人为创建出来的。用一个线程,一会儿执行这个操作,一会儿执行那个操作。

协程是只用一个线程。程序员利用io多路复用的方式,让协程:

先访问一个url,不等待返回,就再访问第二个url,访问第三个url,然后也在等待。

greenlet本质是实现协程的。

注意:协程本身不高效,协程的本质只是程序员调用的,那为啥gevent这么高效率呢,是因为用了协程(greenlet+IO多路复用的方式。

是IO多路复用的用法才能高效。所以用的时候就用gevent就好了。

用多线程:假设每爬一个网址需要2秒,3个url,就是3个请求,等待2秒,就可以继续往下走。

如果用gevent,用单线程,单线程应该从上到下执行,用for循环读取3个url,往地址发送url请求,就是IO请求,线程是不等待的。

for循环再拿第二个url,再发第三个url。在这过程中,谁先回来,就处理谁。 

资源占用上,多线程占用了3个线程,2秒钟,多线程啥也没干,在等待。gevent在2秒钟,只要发送请求了,接着就想干什么干什么。

2. greenlet协程

from greenlet import greenlet

def test1():
    print(12)
    gr2.switch()
    print(34)
    gr2.switch()

def test2():
    print(56)
    gr1.switch()
    print(78)

gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()

3. gevent

gevent切换协程:

import gevent

def foo():
    print('Running in foo')         # 第1步
    gevent.sleep(0)
    print('Explicit context switch to foo again')   # 第3步

def bar():
    print('Explicit context to bar')    # 第2步
    gevent.sleep(0)
    print('Implicit context switch back to bar')    # 第4步

gevent.joinall([
    gevent.spawn(foo),
    gevent.spawn(bar),
])

 4.gevent使用方法

from gevent import monkey; monkey.patch_all()
import gevent
import requests

# 这个函数是发http请求的
def f(url):
    print('GET: %s' % url)
    resp = requests.get(url)
    data = resp.text    # 获取内容
    print('%d bytes received from %s.' % (len(data), url))

gevent.joinall([
        gevent.spawn(f, 'https://www.python.org/'),     # 创建了一个协程
        gevent.spawn(f, 'https://www.yahoo.com/'),      # 创建了一个协程
        gevent.spawn(f, 'https://github.com/'),         # 创建了一个协程
])

创建了三个协程。总共就一个线程,通过for循环发送三个url请求。然后等待结果,谁先回来,就处理谁。
通过requests.get(url)发送url请求,谁先回来,就拿到数据(data),拿到数据就可以处理数据了。

gevent的使用场景举例:

1、scrapy框架内部用的gevent。发请求性能比线程高很多。

2、做api(url)监控,把代码发布到哪个url,得自动检测下返回值是不是200,或是指定的状态码。

发布完成之后,就要发送http请求过去检测一下返回的状态码。如果有20个url请求,就用gevent一下全给发了,就没必要创建多个线程,一个线程就足以了,然后配合多进程+gevent,又可以利用多颗cpu的优势了。

monkey.patch_all()是什么?

发送http请求,是request本质上调用socket来发。原来执行http请求,就会通知我一下,执行完了,默认socket是没有这个功能的。这相当于把原来的socket修改了,修改成特殊功能的socket,发送请求如果完事了,会告诉你完事了。

其实内部就是把io请求做了个封装而已。