Python如何在进程间通信

进程间的通信-Queue

1. Queue的使用

可以使用 multiprocessing 模块的 Queue 来实现多个进程之间的数据传递。 Queue本身就是一个消息队列程序。首先用一个小例子来演示一下Queue的工作原理：

#-*- coding:utf-8 -*-
from multiprocessing import Queue
#创建一个Queue对象，最多可接受三条put消息
q = Queue(3) 
q.put("消息1")
q.put("消息2")
print(q.full())
q.put("消息3")
print(q.full())
try:
    q.put("消息4",True,2)
except :
    print("消息队列已满，现有消息数量：%s"%q.qsize())
try:
    q.put_nowait("消息5")
except :
    print("消息队列已满，现有消息数量：%s"%q.qsize())
#推荐方式，先判断消息队列是否已满，在写入
if not q.full():
    q.put_nowait("消息6")
#读取消息时，先判断消息队列是否为空，在读取
if not q.empty():
    for i in range(q.qsize()):
        print(q.get_nowait())

运行结果为：

False
True
消息队列已满，现有消息数量：3
消息队列已满，现有消息数量：3
消息1
消息2
消息3

说明

在初始化Queue()对象时（例如：q=Queue()），如果括号中没有指定可以接收的消息数，或者该数为负数，则表示没有上限可接受消息的数量（直到内存结束）；

Queue.qsize()：返回当前队列包含的消息数量；

Queue.empty()：如果队列为空，返回True，反之False ；

Queue.full()：如果队列满了，返回True,反之False；

Queue.get([block[, timeout]])：获取队列中的一条消息，然后从队列中移除，block的默认值为True；

1）如果block使用默认值且没有设置timeout（以秒为单位），如果消息队列为空，程序会一直阻塞（停止在read状态），直到从消息队列中读取消息，如果timeout设置了，会等待超时秒数，如果没有读取到消息，会抛出“Queue.Empty”异常；

2）如果block值为False，如果消息队列为空，会立即抛出“Queue.Empty”异常；

Queue.get_nowait()：相当Queue.get(False)；

Queue.put(item,[block[, timeout]])：将item消息写入队列，block默认值为True；

1）如果block使用默认值，并且没有设置timeout（以秒为单位），如果消息队列中没有空间写入，程序会阻塞（停止在写入状态），直到有空间写入消息队列，如果设置了timeout，会等待timeout秒，如果没有空间，会抛出“Queue.Full”异常；

2）如果block值为False，如果消息队列没有空间写入，会立即抛出“Queue.Full”异常；

Queue.put_nowait(item)：相当Queue.put(item, False)；

2. Queue实例

我们以Queue为例，在父进程中创建两个子进程，一个向Queue写入数据，一个从Queue中读取数据：

from multiprocessing import Process
from multiprocessing import Queue
import os
import time
import random
#写数据进程执行的代码
def write(q):
    for value in ["A","B","C"]:
        print("Put %s to Queue "%value)
        q.put(value)
        time.sleep(random.random())
   
#读取数据进程的代码   
def read(q):
    while True:
        if not q.empty():
            value = q.get(True)
            print("Get %s from Queue "%value)
            time.sleep(random.random())
        else:
            break
if __name__ == '__main__':
    #父进程创建Queue，并传递给各个子进程
    q = Queue()
    pw = Process(target = write,args=(q,))
    pr = Process(target = read,args=(q,))
    #启动子进程pw，写入
    pw.start()
    #等待pw结束
    pw.join()
    #启动子进程pr，读取
    pr.start()
    pr.join()
    print("所有数据都写入并且读完")

运行结果为：

Put A to Queue 
Put B to Queue 
Put C to Queue 
Get A from Queue 
Get B from Queue 
Get C from Queue

所有数据都写入并且读完。

3. 进程池中的Queue

如果要使用Pool创建进程，需要在multiprocessing.Manager()中使用Queue()而不是multiprocessing.Queue()，否则会得到如下错误信息：

RuntimeError: Queue objects should only be shared between processes through inheritance.

#coding=utf-8
from multiprocessing import Manager
from multiprocessing import Pool
import os
import time
import random
def reader(q):
    print("reader启动(%d),父进程为(%d)"%(os.getpid(),os.getppid()))
    for i in range(q.qsize()):
        print("reader从Queue获取到的消息时：%s"%q.get(True))
def writer(q):
    print("writer启动(%d),父进程为(%d)"%(os.getpid(),os.getppid()))
    for i in "Se7eN_HOU":
        q.put(i)
if __name__ == '__main__':
    print("-------(%d) Start-------"%os.getpid())
    #使用Manager中的Queue来初始化
    q = Manager().Queue()
    po = Pool()
    #使用阻塞模式创建进程，这样就不需要在reader中使用死循环了，可以让writer完全执行完成后，再用reader去读取
    po.apply(writer,(q,))
    po.apply(reader,(q,))
    po.close()
    po.join()
    print("-------(%d) End-------"%os.getpid())

运行结果为：

-------(880) Start-------
writer启动(7744),父进程为(880)
reader启动(7936),父进程为(880)
reader从Queue获取到的消息时：S
reader从Queue获取到的消息时：e
reader从Queue获取到的消息时：7
reader从Queue获取到的消息时：e
reader从Queue获取到的消息时：N
reader从Queue获取到的消息时：_
reader从Queue获取到的消息时：H
reader从Queue获取到的消息时：O
reader从Queue获取到的消息时：U
-------(880) End-------