python学习笔记——多进程中共享内存Value & Array

1 共享内存

基本特点：

（1）共享内存是一种最为高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。

（2）为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间。进程就可以直接读写这一块内存而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高效率。（文件映射）

（3）由于多个进程共享一段内存，因此也需要依靠某种同步机制。

优缺点：

优点：快速在进程间传递数据

缺点： 数据安全上存在风险，内存中的内容会被其他进程覆盖或 者篡改

注： 经常和同步互斥配合使用

2 基本语法

共享内存要符合C语言的使用语法

 from multiprocessing import Value , Array 

Value：将一个值存放在内存中，

Array：将多个数据存放在内存中，但要求数据类型一致

补充：数据类型

Type code	C Type	Python Type	Minimum size in bytes	Notes
'b'	signed char	int	1
'B'	unsigned char	int	1
'u'	Py_UNICODE	Unicode character	2	(1)
'h'	signed short	int	2
'H'	unsigned short	int	2
'i'	signed int	int	2
'I'	unsigned int	int	2
'l'	signed long	int	4
'L'	unsigned long	int	4
'q'	signed long long	int	8	(2)
'Q'	unsigned long long	int	8	(2)
'f'	float	float	4
'd'	double	float	8

具体参考：8.7. array — Efficient arrays of numeric values

2.1 Value

Value(typecode_or_type, *args, lock=True)

功能 ： 得到一个共享内存对象，并且存入初始值，method of multiprocessing

返回Returns a synchronized shared object（同步共享对象）

typecode_or_type：定义了返回类型（转换成C语言中存储类型），它要么是一个ctypes类型，要么是一个代表ctypes类型的code。

*args：开辟一个空间，并赋一个args值，值得类型不限

注：ctypes是python的一个外部函数库，它提供了和C语言兼容的数据类型，可以调用DLLs或共享库的函数，能被用作在python中包裹这些库。

from multiprocessing import Process,Value
import time
import random

def save_money(money):
    for i in range(100):
        time.sleep(0.1)
        money.value += random.randint(1,200)

def take_money(money):
    for i in range(100):
        time.sleep(0.1)
        money.value -= random.randint(1,150)

# money为共享内存对象,给他一个初始值2000，类型为正型“i”
# 相当于开辟了一个空间，同时绑定值2000，
money = Value('i',2000)

d = Process(target=save_money,args=(money,))#这里面money是全局的，不写也可
d.start()
w = Process(target=take_money,args=(money,))#这里面money是全局的，不写也可
w.start()

d.join()
w.join()

print(money.value)

运行 4491

2.2 Array

Array(typecode_or_type, size_or_initializer, *, lock=True)

使用基本类似于Value，Returns a synchronized shared array

typecode_or_type：定义转换成C语言的存储类型；

size_or_initializer：初始化共享内存空间，

若为数字，表示开辟的共享内存中的空间大小，（Value表示为该空间绑定一个数值）

若为数组，表示在共享内存中存入数组

from multiprocessing import Process,Array

def fun(m,n):
    for i in range(n):
        print(m[i])

# 此处不表数字8类型为整型'i';
# 表示开辟8个空间,且均为整型i，其实就是一个列表
m = Array('i',3)

p = Process(target= fun,args=(m,4))
p.start()

p.join()

运行

0 0 0
Process Process-1:
....
IndexError: invalid index

说明：三个0表示开辟的共享内存容量为3，当再超过3时就会报错。

示例2

from multiprocessing import Process,Array
import time

def fun(m,n):
    for i in range(n):
        m[i]=i

m = Array('i',5)

p = Process(target= fun,args=(m,5))
p.start()

time.sleep(1)
for i in m:
    print(i)

p.join()

运行结果

0 1 2 3 4

如果将 time.sleep(1) 去掉，则输出结果均为0，原因就是还未赋值就已经打印了。

from multiprocessing import Process,Array
import time

def fun(m,n):
    for i in range(n):
        print(m[i])
        m[i]=i

# 此处表示开辟5个空间，同时存入列表中的元素
m = Array('i',[1,2,3,4,5])

p = Process(target= fun,args=(m,5))
p.start()

time.sleep(1)
for i in m:
    print(i)

p.join()

运行

1 2 3 4 5
0 1 2 3 4

第二个参数如果传入一个数字，则表示在共享内存中开辟多大的空间，

如果传入的是列表，则开辟响应元素数量的共享空间容量，并将其直接存入共享空间