进程互斥锁

引入:

  进程之间数据不共享,但是共享同一套文件系统(如硬盘、键盘、cpu等),所以访问同一个文件,或同一个打印终端,是没有问题的,竞争带来的结果就是错乱,如何控制,就是加锁处理,即进程加锁。

 #并发运行,效率高,但竞争同一打印终端,带来了打印错乱
from multiprocessing import Process
import os,time
def work():
print('%s is running' %os.getpid())
time.sleep(2)
print('%s is done' %os.getpid()) if __name__ == '__main__':
for i in range(3):
p=Process(target=work)
p.start() # 并发运行,效率高,但竞争同一打印终端,带来了打印错乱

特点:

  1.某进程先获取到cpu资源之后,要立即上锁,避免其他人对资源的竞争,只有当该进程解锁(释放)之后,剩余的进程才能进行竞争。

  2.进程互斥锁使得程序的执行顺序成为串行,牺牲了效率,但提高了安全性。

  3.同一时刻只允许一个进程运行,其他进程只能等待。(这与后面的信号量相反,信号量允许多个进程同时运行)

代码示例:

 from multiprocessing import Process,Lock
import os,time
def work(lock):
lock.acquire() #上锁
print('%s is running' %os.getpid())
time.sleep(2)
print('%s is done' %os.getpid())
lock.release()#解锁
if __name__ == '__main__':
lock = Lock()#创建一个互斥锁对象
for i in range(3):
p=Process(target=work,args=(lock,))
p.start()

进程互斥锁

互斥锁解决抢票问题:

 from  multiprocessing import Process,Lock
import json
import os
import time
import random def search():
with open('db.txt',encoding='utf-8') as f:#在当前目录创建一个db.txt文件,并写入“ {"count":1} ”
dic=json.load(f)
print('%s 剩余票数 %s' %(os.getpid(),dic['count'])) def get():
with open('db.txt',encoding='utf-8') as read_f:
dic=json.load(read_f) if dic['count'] > 0:
dic['count']-=1
time.sleep(random.randint(1,3)) #模拟手速+网速
with open('db.txt','w',encoding='utf-8') as write_f:
json.dump(dic,write_f)
print('%s 抢票成功' %os.getpid()) def task(mutex):
search()
mutex.acquire()
get()
mutex.release() if __name__ == '__main__':
mutex=Lock()
for i in range(20):
p=Process(target=task,args=(mutex,))
p.start()
p.join()

总结:

  加锁可以保证多个进程修改同一块数据,但是同一时刻只允许一个进程对其修改,其他进程必须等待,即穿行修改,牺牲了效率,但保证了数据的安全性,但如果加锁的步骤增多,又会造成程序的复杂性。

扩展:

  因此我们最好找寻一种解决方案能够兼顾:1、效率高(多个进程共享一块内存的数据)2、帮我们处理好锁问题。这就是mutiprocessing模块为我们提供的基于消息的IPC通信机制:队列和管道。队列和管道都是将数据存放于内存中队列又是基于(管道+锁)实现的,可以让我们从复杂的锁问题中解脱出来,我们应该尽量避免使用共享数据,尽可能使用消息传递和队列,避免处理复杂的同步和锁问题,而且在进程数目增多时,往往可以获得更好的可获展性。

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