一、了解鎖

應(yīng)用場(chǎng)景舉例描述： Lock 互斥鎖:舉例說(shuō)明–有三個(gè)同事同時(shí)需要上廁所，但是只有一間廁所，將同事比作進(jìn)程，多個(gè)進(jìn)程并打搶占一個(gè)廁所，我們要保證順序優(yōu)先， 一個(gè)個(gè)來(lái)，那么就必須串行，先到先得，有人使用了，就鎖住，結(jié)束后剩余的人繼續(xù)爭(zhēng)搶

1、利用Lock來(lái)處理

模擬三個(gè)同事?lián)屨紟?/p>

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Lock
import time
import random
def task1(p, lock):
 # 上鎖
 lock.acquire()
 print(f'{p} 開(kāi)始排泄')
 time.sleep(random.randint(1, 3))
 print(f'{p} 排泄結(jié)束')
 # 解鎖
 lock.release()
def task2(p, lock):
 lock.acquire()
 print(f'{p} 開(kāi)始排泄')
 time.sleep(random.randint(1, 3))
 print(f'{p} 排泄結(jié)束')
 lock.release()
def task3(p, lock):
 lock.acquire()
 print(f'{p} 開(kāi)始排泄')
 time.sleep(random.randint(1, 3))
 print(f'{p} 排泄結(jié)束')
 lock.release()

if __name__ == '__main__':
 # 實(shí)例化一個(gè)鎖對(duì)象
 mutex = Lock()
 # 將鎖以參數(shù)的形式傳入進(jìn)程對(duì)象
 p1 = Process(target=task1, args=('task1', mutex,))
 p2 = Process(target=task2, args=('task2', mutex,))
 p3 = Process(target=task3, args=('task3', mutex,))
 p1.start()
 p2.start()
 p3.start()

執(zhí)行結(jié)果：

# 輸出結(jié)果：三個(gè)進(jìn)程開(kāi)始爭(zhēng)搶互斥鎖，先搶到的先執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)束后，釋放掉鎖，剩下的繼續(xù)爭(zhēng)搶
task1 開(kāi)始排泄
task1 排泄結(jié)束
task2 開(kāi)始排泄
task2 排泄結(jié)束
task3 開(kāi)始排泄
task3 排泄結(jié)束

1、 注意：

• 互斥鎖在函數(shù)中，lock.acquire()上鎖一次就要lock.release()解鎖一次，在上鎖與解鎖之間寫(xiě)需要執(zhí)行的代碼。
• 如果連續(xù)上鎖兩次以上，就會(huì)出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象，代碼將不繼續(xù)執(zhí)行下去。必須是鎖一次解一次。

2、 lock和join比較：

• 共同點(diǎn)------都可以把并行變成串行，保證了執(zhí)行順序
• 不同點(diǎn)------join是人為設(shè)定了順序，lock是讓其爭(zhēng)搶順序，保證了公平性

2、利用反射，來(lái)優(yōu)化上面的代碼

上面的代碼雖然起到了先進(jìn)先出，一進(jìn)一出的效果，但是并不完美?？偹苤?，我們上廁所是誰(shuí)先搶到誰(shuí)先上，并不是說(shuō)按照代碼里start()順序執(zhí)行。應(yīng)該由先搶占到的進(jìn)程限制性才更合理。

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Lock
import time
import random
import sys
def task1(p, lock):
 # 上鎖
 lock.acquire()
 print(f'{p} 開(kāi)始打印')
 time.sleep(random.randint(1, 3))
 print(f'{p} 打印結(jié)束')
 # 解鎖
 lock.release()
def task2(p, lock):
 lock.acquire()
 print(f'{p} 開(kāi)始打印')
 time.sleep(random.randint(1, 3))
 print(f'{p} 打印結(jié)束')
 lock.release()
def task3(p, lock):
 lock.acquire()
 print(f'{p} 開(kāi)始打印')
 time.sleep(random.randint(1, 3))
 print(f'{p} 打印結(jié)束')
 lock.release()

if __name__ == '__main__':
 slock = Lock()
 for i in range(1,4):
 p = Process(target=getattr(sys.modules[__name__], f'task{i}'), args=(f'task{i}', slock))
 p.start()

輸出結(jié)果：

task2 開(kāi)始打印
task2 打印結(jié)束
task3 開(kāi)始打印
task3 打印結(jié)束
task1 開(kāi)始打印
task1 打印結(jié)束

二、進(jìn)程并發(fā)控制 semaphore

semaphore（信號(hào)量）：用來(lái)控制對(duì)共享資源的訪問(wèn)數(shù)量，可以控制同一時(shí)刻并發(fā)的進(jìn)程數(shù)
信號(hào)量: 也是一把鎖，但是不保證數(shù)據(jù)安全性,同時(shí)開(kāi)啟多個(gè)線程，但是規(guī)定了同時(shí)并發(fā)執(zhí)行的上限，后面走多少，進(jìn)多少。(用于控制并發(fā)數(shù)量)

1.多進(jìn)程控制示例（1）

# 舉例說(shuō)明：一間廁所有5個(gè)坑位，最多只能同時(shí)有5個(gè)人上廁所，當(dāng)前時(shí)刻有20個(gè)人想上廁所，但是只能讓5個(gè)人進(jìn)去，然后出來(lái)多少個(gè)，才能進(jìn)去多少個(gè)上廁所
# 從一個(gè)模塊引用多個(gè)功能的時(shí)候，用逗號(hào)隔開(kāi)
from threading import Semaphore, Thread, currentThread
import time
import random
sem = Semaphore(3) # 并發(fā)執(zhí)行數(shù)設(shè)置為5
def task():
 sem.acquire()
 print(f'{currentThread().name}')
 time.sleep(random.randint(1,3))
 sem.release()
if __name__ == '__main__':
 for i in range(20):
  t = Thread(target=task)
  t.start()

執(zhí)行結(jié)果：首次并發(fā)量是3，后面先搶到鎖先執(zhí)行

Thread-1
Thread-2
Thread-3

Thread-4
Thread-5

Thread-6
Thread-7

Thread-8

Process finished with exit code 0

2.多進(jìn)程控制示例（2）

import multiprocessing
import time
def worker(s, i):
 s.acquire()
 print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'), multiprocessing.current_process().name + " 搶占并獲得鎖，運(yùn)行")
 time.sleep(i)
 print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'), multiprocessing.current_process().name + " 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖")
 s.release()
if __name__ == '__main__':
 s = multiprocessing.Semaphore(2)
 for i in range(8):
  p = multiprocessing.Process(target=worker, args=(s, 1))
  p.start()

執(zhí)行結(jié)果：

在執(zhí)行結(jié)果輸出的終端，每阻塞一次，按下回車鍵，可以更加清晰的看出進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行。
由下面執(zhí)行結(jié)果可以看出，同一時(shí)刻，有兩個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行
2021-05-18 22:50:37 Process-1 搶占并獲得鎖，運(yùn)行
2021-05-18 22:50:37 Process-2 搶占并獲得鎖，運(yùn)行

2021-05-18 22:50:38 Process-1 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:38 Process-3 搶占并獲得鎖，運(yùn)行
2021-05-18 22:50:38 Process-2 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:38 Process-4 搶占并獲得鎖，運(yùn)行

2021-05-18 22:50:39 Process-3 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:39 Process-5 搶占并獲得鎖，運(yùn)行
2021-05-18 22:50:39 Process-4 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:39 Process-6 搶占并獲得鎖，運(yùn)行

2021-05-18 22:50:40 Process-5 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:40 Process-7 搶占并獲得鎖，運(yùn)行
2021-05-18 22:50:40 Process-6 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:40 Process-8 搶占并獲得鎖，運(yùn)行

2021-05-18 22:50:41 Process-7 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖
2021-05-18 22:50:41 Process-8 運(yùn)行結(jié)束，釋放鎖

Process finished with exit code 0

三、進(jìn)程同步之LOCK

多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，提高資源利用率，從而提高效率，但是有時(shí)候我們需要在某一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)某個(gè)共享資源的話，就需要使用鎖LOCK

1.不加LOCK的示例

import multiprocessing
import time
def task1():
 n = 4
 while n > 1:
  print(f'{time.strftime("%Y-%M-%d %H:%M:%S")}  task1 輸出信息')
  time.sleep(1)
  n -= 1
def task2():
 n = 4
 while n > 1:
  print(f'{time.strftime("%Y-%M-%d %H:%M:%S")}  task2 輸出信息')
  time.sleep(1)
  n -= 1
def task3():
 n = 4
 while n > 1:
  print(f'{time.strftime("%Y-%M-%d %H:%M:%S")}  task3 輸出信息')
  time.sleep(1)
  n -= 1
if __name__ == '__main__':
 p1 = multiprocessing.Process(target=task1)
 p2 = multiprocessing.Process(target=task2)
 p3 = multiprocessing.Process(target=task3)
 p1.start()
 p2.start()
 p3.start()

執(zhí)行結(jié)果：

2021-59-18 22:59:46 task1 輸出信息
2021-59-18 22:59:46 task2 輸出信息
2021-59-18 22:59:46 task3 輸出信息

2021-59-18 22:59:47 task1 輸出信息
2021-59-18 22:59:47 task2 輸出信息
2021-59-18 22:59:47 task3 輸出信息

2021-59-18 22:59:48 task1 輸出信息
2021-59-18 22:59:48 task2 輸出信息
2021-59-18 22:59:48 task3 輸出信息

Process finished with exit code 0

2.加上LOCK的示例

有兩種加鎖方式：首先將 lock = multiprocessing.Lock() 生成鎖對(duì)象lock

1. with lock: with會(huì)在執(zhí)行前啟動(dòng)lock，在執(zhí)行結(jié)束后關(guān)閉lock
2. lock.acquire() … lock.release() : 注意，這倆必須是一個(gè)接一個(gè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

import multiprocessing
import time
def task1(lock):
 with lock:
  n = 4
  while n > 1:
print(f'{time.strftime("%Y-%M-%d %H:%M:%S")}  task1 輸出信息')
time.sleep(1)
n -= 1
def task2(lock):
 lock.acquire()
 n = 4
 while n > 1:
  print(f'{time.strftime("%Y-%M-%d %H:%M:%S")}  task2 輸出信息')
  time.sleep(1)
  n -= 1
 lock.release()
def task3(lock):
 lock.acquire()
 n = 4
 while n > 1:
  print(f'{time.strftime("%Y-%M-%d %H:%M:%S")}  task3 輸出信息')
  time.sleep(1)
  n -= 1
 lock.release()
if __name__ == '__main__':
 lock = multiprocessing.Lock()
 p1 = multiprocessing.Process(target=task1, args=(lock,))
 p2 = multiprocessing.Process(target=task2, args=(lock,))
 p3 = multiprocessing.Process(target=task3, args=(lock,))
 p1.start()
 p2.start()
 p3.start()

執(zhí)行結(jié)果

2021-11-18 23:11:37 task1 輸出信息

2021-11-18 23:11:38 task1 輸出信息

2021-11-18 23:11:39 task1 輸出信息

2021-11-18 23:11:40 task2 輸出信息

2021-11-18 23:11:41 task2 輸出信息

2021-11-18 23:11:42 task2 輸出信息

2021-11-18 23:11:43 task3 輸出信息

2021-11-18 23:11:44 task3 輸出信息

2021-11-18 23:11:45 task3 輸出信息

Process finished with exit code 0

到此這篇關(guān)于python實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程并發(fā)控制Semaphore與互斥鎖LOCK的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python 多進(jìn)程Semaphore與LOCK內(nèi)容請(qǐng)搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持本站！

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