fork()函數(shù)創(chuàng)建進程操作演示

在Unix/Linux操作系統(tǒng)中，通過Python的os模塊中封裝的fork()函數(shù)可以輕松地創(chuàng)建一個進程。fork()函數(shù)的聲明如下：

fork()

以上函數(shù)調(diào)用后，操作系統(tǒng)會建立當(dāng)前線程的副本以實現(xiàn)進程的創(chuàng)建，此時原有的進程被稱為父進程，復(fù)制的進程被稱為子進程。需要注意的是，fork()函數(shù)的一次調(diào)用產(chǎn)生兩個結(jié)果：若當(dāng)前執(zhí)行是父進程，fork()函數(shù)返回子進程ID；若當(dāng)前執(zhí)行的進程是子進程，fork()函數(shù)返回0。如果fork()函數(shù)調(diào)用時出現(xiàn)錯誤，進程創(chuàng)建失敗，將返回一個負值。

下面使用fork()函數(shù)創(chuàng)建一個子進程，讓父進程和子進程分別執(zhí)行不同的任務(wù)，代碼如下：

import os
import time
value = os.fork()             # 創(chuàng)建子進程
if value == 0:                 # 子進程執(zhí)行if分支語句
  print('---子進程---')
  time.sleep(2)
else:                       # 父進程執(zhí)行else分支語句
  print('---父進程---')
  time.sleep(2)

以上程序調(diào)用fork()函數(shù)創(chuàng)建子進程，使用變量value記錄fork()的返回值，并根據(jù)fork()的返回結(jié)果區(qū)分父進程與子進程，為這兩個進程分派不同的任務(wù)：當(dāng)value為0時，說明當(dāng)前進程是子進程，執(zhí)行if分支中的語句；當(dāng)value不為0時，說明此時系統(tǒng)調(diào)度的是父進程，執(zhí)行else分支中的語句。進程創(chuàng)建與程序執(zhí)行的具體流程如圖1所示。

圖1 使用fork()函數(shù)創(chuàng)建進程

程序執(zhí)行一次的結(jié)果如下所示：

---父進程---
---子進程---

觀察此次結(jié)果可以推測，系統(tǒng)先調(diào)度父進程，再調(diào)度子進程，但實際上，子進程和父進程執(zhí)行的順序是不確定的，會受到時間片、調(diào)度優(yōu)先級或其它因素的影響。

若程序中順序調(diào)用兩次fork()函數(shù)，那么第一次調(diào)用fork()后系統(tǒng)中存在的兩個進程都會調(diào)用第二個fork()函數(shù)創(chuàng)建新進程，兩次fork()函數(shù)后進程的變化如圖2所示。

圖2 進程的變化

從圖2中可以看出，“父進程1”和“子進程1”再次復(fù)制出兩個子進程，“父進程1”成為“子進程2”的父進程，“子進程1”成為“子進程3”的父進程，變成“父進程2”。

下面使用fork()函數(shù)創(chuàng)建3個子進程，代碼如下：

import os
import time
print('---第一次fork()調(diào)用---')
value = os.fork()      # 創(chuàng)建子進程，此時進程的總數(shù)量為2
if value == 0:          # 子進程執(zhí)行if分支語句
    print('---進程1---')
    time.sleep(2)
else:                     # 父進程執(zhí)行else分支語句
    print('---進程2---')
    time.sleep(2)
print('---第二次fork()調(diào)用---')
value = os.fork()       # 創(chuàng)建子進程，此時進程的總數(shù)量為4
if value == 0:           # 子進程執(zhí)行if分支語句
    print('---進程3---')
    time.sleep(2)
else:                      # 父進程執(zhí)行else分支語句
    print('---進程4---')
    time.sleep(2)

程序執(zhí)行的結(jié)果如下：

---第一次fork()調(diào)用---
---進程2---
---進程1---
---第二次fork()調(diào)用---
---進程4---
---進程4---
---進程3---
---進程3---

由執(zhí)行結(jié)果可知，程序在第一次調(diào)用fork()函數(shù)后創(chuàng)建了一個子進程，此時共有父進程和子進程執(zhí)行下面的代碼，分別輸出 “---進程2---”和“---進程1---”；程序在第二次調(diào)用fork()函數(shù)后又創(chuàng)建了兩個新的子進程，此時共有兩個父進程和兩個子進程執(zhí)行下面的代碼，分別輸出兩次“---進程4---”和“---進程3---”。

獲取當(dāng)前進程的ID

進程ID是進程的唯一標識，為了便于管理系統(tǒng)中的進程，os模塊提供了os.getpid()函數(shù)和os.getppid()函數(shù)來分別獲取當(dāng)前進程id和當(dāng)前進程父進程的id，示例代碼如下：

import os
process = os.fork() # 創(chuàng)建子進程
if process == 0: 
    # 獲取父進程的ID 
    print('我是子進程-%d，父進程是%d'%(os.getpid(), os.getppid()))  
else:
    print('我是父進程-%d, 子進程是%d'%(os.getpid(), process)) # 獲取當(dāng)前線程的ID

程序運行的結(jié)果如下：

我是父進程-2497, 子進程是2498
我是子進程-2498，父進程是2497

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