python学习笔记 - 对进程的管理 Lock、Semaphore、Event

前面的文章介绍了如何进行进程间的通信方式。结下来我们来讲一讲如何管理多个进程对资源的访问。
例如有时候我们多个进程对某一个文件进行写入的时候，如果我们一个进程还没有写完，就被CPU切换到另一个进程，势必会造成文件写入的顺序乱七八糟的。正确的情况是，在一个进程写完的时候，再让另一个进程进行写入。这时候，我们需要一个锁。

Lock

Lock有一点像我们日常生活中上厕所。厕所就是我们的资源，可以解决我们的需求。但是厕所是有限的，而且一次只能进去一个人。同时想上厕所的人很多，还没轮到的人全部在外边等待，轮到的人可以进去使用厕所，同时会锁上门，禁止其他人进入。上完厕所的人出来，打开厕所门，让后面的人进来。
翻译成计算机语言就是：
这个资源只允许一个Process访问，因此只有一个门，上一把锁。

from multiprocessing import Lock, Pool
import random


def write_file(lock):
    with lock:
        with open('write_demo.txt', 'a') as wf:
            wf.write(str(random.random())+"\r")


if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()
    pool = Pool()
    for i in range(0, 10):
        pool.apply_async(write_file(lock))
    pool.close()

注意： lock其实跟文件的打开关闭一样，可以使用with语句。

Lock supports the context manager protocol and thus may be used in with statements.

解释一下这里为什么是with lock:因为在if __name__ == '__main__':中我们已经创建了Lock对象。而with后是需要跟一个对象，因此直接将lock写在后面即可。那么with后的代码块都是被with所保护。
如果不用with语句的话，则需要手动写：

lock.acquire()
lock.release()

两者之间的代码才是被锁保护的。

RLock

RLock是Lock的递归版。啥意思呢？
我们知道lock.aquire()是请求锁，当当前的锁事锁定状态的时候，则lock.aquire()则会阻塞等待锁释放。
因此如果我们写了两个lock.aquire()则会产生死锁。第二个lock.aquire()会永远等待在那里。

使用RLock则不会有这种情况。RLock一个门支持多个锁，上多少把锁，就得释放多少次。

Semaphore

Semaphore有信号灯的意思。
Semaphore跟Lock类似，但是Semaphore可以允许指定最多多少个进程访问资源。
就像该资源有多个门，每个门一把锁。一个进程访问了资源，锁了门，还有其他门可以使用。但是如果所有门都被使用了，那么就得等待有进程出来释放锁才可以。

在编写Sempaphore示例代码的时候，遇到了一个比较奇怪的问题。

from multiprocessing import Semaphore, Pool
import os
import time


def worker_process(s):
    print id(s)
    with s:
        print "Process (%s) run" % os.getpid()
        time.sleep(1)
        print "Process (%s) ended" % os.getpid()


if __name__ == '__main__':
    semaphore = Semaphore(1)
    print id(semaphore)
    pool = Pool(4)
    for i in range(0, 1000):
        pool.apply_async(worker_process, args=(semaphore,))
    pool.close()
    pool.join()
    print "Main Process ended"

如上所示的代码，传递semaphore时候，worker_process并不会执行。
但是如果将semaphore定义成一个全局变量，那么则可以在Linux或者unix下执行。（怀疑会在windows下出错）

from multiprocessing import Semaphore, Pool
import os
import time

semaphore = Semaphore(1)


def worker_process():
    print id(semaphore)
    with semaphore:
        print "Process (%s) run" % os.getpid()
        time.sleep(1)
        print "Process (%s) ended" % os.getpid()


if __name__ == '__main__':
    print id(semaphore)
    pool = Pool(4)
    for i in range(0, 1000):
        pool.apply_async(worker_process)
    pool.close()
    pool.join()
    print "Main Process ended"

以上代码可以正确执行。
暂时不知道问题出在哪里？有会的网友还请指点。

Event

还有Event。Event也是用于进程间的通信，那么它跟Queue、Pipe有什么区别呢？

其实Python多进程还有许多的内容。在后续的文章中介绍。