python互斥锁

互斥锁

进程之间数据隔离, 但是多个进程可以共享同一块数据，比如共享同一套文件系统,所以访问同一个文件,或同一个打印终端,是没有问题的，而共享带来的是竞争，竞争带来的结果就是错乱，如下

from multiprocessing import Process
import time
import os

def task(name):
    print('%s 上厕所 [%s]' %(name ,os.getpid()))
    time.sleep(1)
    print('%s 上完厕所 [%s]' %(name ,os.getpid()))

if __name__ == '__main__':
    for i in range(3):
        p=Process(target=task, args=('进程%s' %i,))
        p.start()

----------输出结果
进程2 上厕所 [8076]
进程0 上厕所 [5176]
进程1 上厕所 [2100]
进程2 上完厕所 [8076]
进程0 上完厕所 [5176]
进程1 上完厕所 [2100]

如何控制，就是加锁处理。而互斥锁的意思就是互相排斥，如果把多个进程比喻为多个人，互斥锁的工作原理就是多个人都要去争抢同一个资源：卫生间，一个人抢到卫生间后上一把锁，

其他人都要等着，等到这个完成任务后释放锁，其他人才有可能有一个抢到......所以互斥锁的原理，就是把并发改成串行，降低了效率，但保证了数据安全不错乱　　

from multiprocessing import Process, Lock
import time
import os

def task(name,mutex):
    mutex.acquire()
    print('%s 上厕所 [%s]' %(name ,os.getpid()))
    time.sleep(1)
    print('%s 上完厕所 [%s]' %(name ,os.getpid()))
    mutex.release()

if __name__ == '__main__':
    mutex = Lock()
    for i in range(3):
        p=Process(target=task, args=('进程%s' %i,mutex))
        p.start()

----输出结果
进程0 上厕所 [5340]
进程0 上完厕所 [5340]
进程1 上厕所 [7796]
进程1 上完厕所 [7796]
进程2 上厕所 [7860]
进程2 上完厕所 [7860]

　　

模拟抢票练习

多个进程共享同一文件，我们可以把文件当数据库，用多个进程模拟多个人执行抢票任务

# db.txt
# {"count": 2}

from multiprocessing import Process,Lock
import json
import time
import os

def query_ticket(name):
    time.sleep(1)
    with open('db.txt','r',encoding="utf-8") as f:
        d = json.load(f)
        print('[%s] 查看到剩余票数 [%s]'% (name, d['count']))

def buy_ticket(name):
    time.sleep(1)
    with open('db.txt','r', encoding="utf-8") as f:
        d = json.load(f)
        if d.get('count') >0 :
            d['count'] -= 1
            time.sleep(1)
            json.dump(d, open('db.txt','w',encoding='utf-8'))
            print('<%s> 购票成功' % name)
        else:
            print('没有多余的票，<%s> 购票失败' % name)

def task(name,mutex):
    query_ticket(name)
    mutex.acquire()
    buy_ticket(name)
    mutex.release()

if __name__ == '__main__':
    mutex = Lock()
    print('开始抢票了……')
    for i in range(5):
        p = Process(target=task, args=('进程%s' %i,mutex))
        p.start()

　　

输出结果

开始抢票了……
[进程0] 查看到剩余票数 [2]
[进程1] 查看到剩余票数 [2]
[进程2] 查看到剩余票数 [2]
[进程4] 查看到剩余票数 [2]
[进程3] 查看到剩余票数 [2]
<进程0> 购票成功
<进程1> 购票成功
没有多余的票，<进程2> 购票失败
没有多余的票，<进程4> 购票失败
没有多余的票，<进程3> 购票失败

　　

　　

互斥锁与join

使用join可以将并发变成串行，互斥锁的原理也是将并发变成串行，那我们直接使用join就可以了啊，为何还要互斥锁

from multiprocessing import Process,Lock
import json
import time

def query_ticket(name):
    time.sleep(1)
    with open('db.txt','r',encoding="utf-8") as f:
        d = json.load(f)
        print('[%s] 查看到剩余票数 [%s]'% (name, d['count']))

def buy_ticket(name):
    time.sleep(1)
    with open('db.txt','r', encoding="utf-8") as f:
        d = json.load(f)
        if d.get('count') > 0 :
            d['count'] -= 1
            time.sleep(1)
            json.dump(d, open('db.txt','w',encoding='utf-8'))
            print('<%s> 购票成功' % name)
        else:
            print('没有多余的票，<%s> 购票失败' % name)

def task(name):
    query_ticket(name)
    buy_ticket(name)

if __name__ == '__main__':
    print('开始抢票了……')
    for i in range(5):
        p = Process(target=task, args=('进程%s' % i,))
        p.start()
        p.join()

----------------输出结果--------------
开始抢票了……
[进程0] 查看到剩余票数 [2]
<进程0> 购票成功
[进程1] 查看到剩余票数 [1]
<进程1> 购票成功
[进程2] 查看到剩余票数 [0]
没有多余的票，<进程2> 购票失败
[进程3] 查看到剩余票数 [0]
没有多余的票，<进程3> 购票失败
[进程4] 查看到剩余票数 [0]
没有多余的票，<进程4> 购票失败

发现使用join将并发改成穿行，确实能保证数据安全，但问题是连查票操作也变成只能一个一个人去查了，很明显大家查票时应该是并发地去查询而无需考虑数据准确与否，

此时join与互斥锁的区别就显而易见了，join是将一个任务整体串行，而互斥锁的好处则是可以将一个任务中的某一段代码串行，比如只让task函数中的buy_ticket任务串行

def task(name,mutex):
    query_ticket(name)
    mutex.acquire()
    buy_ticket(name)
    mutex.release()

总结

加锁可以保证多个进程修改同一块数据时，同一时间只能有一个任务可以进行修改，即串行地修改，没错，速度是慢了，但牺牲了速度却保证了数据安全。

虽然可以用文件共享数据实现进程间通信，但问题是：

1、效率低（共享数据基于文件，而文件是硬盘上的数据）

2、需要自己加锁处理

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，而队列又是基于（管道+锁）实现的，可以让我们从复杂的锁问题中解脱出来，因而队列才是进程间通信的最佳选择。