### Python使用multiprocessing创建进程的方法
在Python中，`multiprocessing`模块提供了高级接口来创建和管理进程。通过使用这个模块，我们可以轻松地并行执行任务，从而提高程序的执行效率。下面详细介绍如何使用`multiprocessing`模块创建进程，并通过几个示例来深入理解其工作原理。
#### 一、基本概念
在深入了解`multiprocessing`模块之前，我们先回顾一下进程的基本概念：
1. **进程**：进程是正在计算机上运行的程序的一个实例。每个进程都有自己独立的内存空间。
2. **线程**：线程是进程中的一个执行单元，同一进程内的线程共享相同的内存空间。
3. **多进程**：通过创建多个进程来同时执行不同的任务，可以充分利用多核处理器的性能。
#### 二、使用`multiprocessing`创建进程
在Python中，可以通过`multiprocessing.Process`类来创建新的进程。下面是一些常用的方法和属性：
- **`Process(target=None, args=())`**：构造函数，用于创建一个新的进程对象。`target`参数指定进程执行的函数，`args`参数为传递给`target`函数的位置参数。
- **`start()`**：启动进程。这实际上是在内部调用了`run()`方法。
- **`join([timeout=None])`**：等待进程结束，或超时后返回。
- **`is_alive()`**：判断进程是否还在运行。
#### 三、实例分析
为了更好地理解`multiprocessing`的工作原理，我们将通过几个具体的例子来演示。
##### 示例1：简单创建两个进程
```python
from multiprocessing import Process
import os
def output():
print("My pid is: %d" % os.getpid())
print("My parent is: %d" % os.getppid())
def main():
p = Process(target=output)
p.start()
print("I am parent %d" % os.getpid())
if __name__ == "__main__":
main()
```
在这个例子中，我们创建了一个名为`output`的函数，该函数打印当前进程的PID和PPID。然后我们在`main`函数中创建了一个`Process`对象，并将其`target`设置为`output`函数，最后通过调用`start()`方法启动这个进程。
##### 示例2：创建包含父子关系的进程链
```python
import os
from multiprocessing import Process
def output(howmany, childpid):
info = (howmany, os.getpid(), os.getppid(), childpid)
print("i:%d processID:%d parentID%d childID%d" % info)
def chain(howmany):
howmany -= 1
if howmany > 0:
p = Process(target=chain, args=(howmany,))
p.start()
output(howmany, p.pid)
def main():
childpid = 0
howmany = 6
p = Process(target=chain, args=(howmany,))
p.start()
if __name__ == "__main__":
main()
```
在这个例子中，我们创建了一个名为`chain`的递归函数，它会创建一个新的子进程，并递归调用自身直到`howmany`减少到0为止。这样就创建了一个父子关系的进程链。
##### 示例3：创建进程树
```python
import os
from multiprocessing import Process
def output(howmany, childpid):
info = (howmany, os.getpid(), os.getppid(), childpid)
print("i:%d processID:%d parentID%d childID%d" % info)
def fan(howmany):
howmany -= 1
if howmany > 0:
p1 = Process(target=fan, args=(howmany,))
p2 = Process(target=fan, args=(howmany,))
p1.start()
p2.start()
output(howmany, p1.pid)
output(howmany, p2.pid)
def main():
howmany = 3
p = Process(target=fan, args=(howmany,))
p.start()
if __name__ == "__main__":
main()
```
这个示例展示了如何创建一个进程树结构。与之前的例子类似，我们定义了一个`fan`函数来创建两个子进程，并递归调用自身直到`howmany`减少到0为止。这样就可以形成一个像树一样的进程结构。
#### 四、小结
通过以上几个示例，我们可以看到`multiprocessing`模块提供了一种非常简便的方式来创建和管理进程。在实际应用中，合理地使用这些功能可以帮助我们更高效地完成任务。需要注意的是，在设计多进程程序时，要考虑进程间的通信和资源共享等问题，以避免出现死锁或者资源竞争的情况。
