Python学习之路并发编程--信号量、事件、队列及生产消费模型

1. 信号量　　

　　对于多进程来说，多个进程同时修改数据，就可能出现安全隐患，所以引入了锁，这一机制，但锁只能有一把来控制一个的开关，当你需要几把锁的时候，就可能用到信号量的概念。他是用了锁的原理，内置了一个计数器，在同一时内，只能有指定数量的进程来执行某一段被控制的代码。

import time,random
from multiprocessing import Process,Semaphore

def singing(i,sem):
    '''
    :param i: 随机生成20个数的值
    :param sem:生成的信号量
    :return:None
    '''
    sem.acquire()#获得锁
    print('%s is coming '%i)
    time.sleep(random.randint(10,20))#随机在10秒至20秒中停顿
    print('%s is going out'%i)
    sem.release()#释放锁

if __name__ == '__main__':
    sem = Semaphore(4)#生成4个锁
    for i in range(20):
        p = Process(target=singing,args=(i,sem))
        p.start()

2. 事件

　　事件是通过一个信号来控制多个进程的同时执行或阻塞，当一个事件被创建的时候默认是阻塞状态，但不影响进程的执行，当遇到 even.wait() 方法时，才会阻塞。

# set 和 clear
#      分别用来修改一个事件的状态 True或者False
# is_set 用来查看一个事件的状态
# wait 是依据事件的状态来决定自己是否在wait处阻塞
#      False阻塞 True不阻塞

　　下面是一个红绿灯的问题。

import time
import random
from multiprocessing import Event,Process

def cars(e,i):
    '''
    一个判断车是否通过的函数
    :param e: 传入一个事件
    :param i: 生成的车几
    :return: None
    '''
    if not e.is_set():
        print('\033[0;31;40mcar %s 在等待~\033[0m'%i)
        e.wait()
    print('\033[32;40mcar %s 通过~\033[0m'%i)

def light(e):
    '''
    控制红绿灯的切换
    :param e: 传入事件
    :return: None
    '''
    while True:
        if e.is_set():
            e.clear()
            print('\033[31m红灯亮了\033[0m')
            time.sleep(3)
        else:
            e.set()
            print('\033[32m绿灯亮了\033[0m')
            time.sleep(5)

if __name__ == '__main__':
    e = Event()
    traffic = Process(target=light,args=(e,))
    traffic.start()
    time.sleep(1)
    for i in range(random.randint(5,10)):
        car = Process(target=cars,args=(e,i))
        car.start()
        time.sleep(random.randint(1,3))

3. 队列

　　队列 Queue 中只有少数几个方法，

    # put  当队列满的时候阻塞等待队列有空位置
    # get  当队列空的时候阻塞等待队列有数据
    # full empty 不完全准确

　　full 和 empty 不准一原因在于，如果队列回答主程序时，同时进程又对队列进行了操作，这个就会造成数据的错误。

4. 用 JoinableQueue 来处理生产者和消费者模型

import time
import random
from multiprocessing import Process,JoinableQueue

def producer(name,food,q):
    for i in range(4):
        time.sleep(random.randint(1,3))
        f = '%s生产了%s%s'%(name,food,i)
        print(f)
        q.put(f)
    q.join()    # 阻塞  直到一个队列中的所有数据 全部被处理完毕

def consumer(q,name):
    while True:
        food = q.get()
        print('\033[31m%s消费了%s\033[0m' % (name,food))
        time.sleep(random.randint(1,3))
        q.task_done()     # count - 1

if __name__  == '__main__':
    q = JoinableQueue(20)
    p1 = Process(target=producer,args=('eli','dumpling',q))
    p2 = Process(target=producer, args=('tom','noodle', q))
    c1 = Process(target=consumer, args=(q,'mike'))
    c2 = Process(target=consumer, args=(q,'johan'))
    p1.start()
    p2.start()

    c1.daemon = True   # 设置为守护进程 主进程中的代码执行完毕之后,子进程自动结束
    c2.daemon = True

    c1.start()
    c2.start()
    p1.join()
    p2.join()      # 感知一个进程的结束

　　觉得最好的点就是用到了守护进程（当主进程的程序执行完成时，子进程也随之结束）。