Python多进程fork()函数详解与跨平台实现

进程

进程指的是程序从加载、执行到结束这一完整生命周期内的动态执行过程。它是操作系统进行资源分配和任务调度的基本独立单位。一个进程通常由代码段（堆栈）、数据段、内核状态信息以及一组寄存器组成。

在多任务操作系统环境中，系统通过并发运行多个进程来同时处理多项任务。由于线程是独立执行指令的控制流，因此包含多个线程的进程也能在进程内部实现多任务的并发执行。

进程是内核级的实体，其结构的所有组成部分均位于内核空间中，普通用户程序无法直接访问这些数据。

进程的状态包括：

创建、就绪、运行、阻塞和结束五种状态。

进程间通信（IPC）的常见方式包括：

• 文件
• 管道
• Socket
• 信号
• 信号量
• 共享内存

要使Python程序实现多进程功能，首先需要理解操作系统的相关基础知识。

在Unix/Linux操作系统中，提供了一个名为fork()的函数，其行为非常特殊：调用一次，返回两次。这是因为操作系统将当前进程（即父进程）完整复制了一份作为子进程，随后分别在父进程和子进程的上下文中进行返回。

Python中的进程

• os.fork()
• subprocess
• processing
• multiprocessing

fork()函数

函数原型如下：

Help on built-in function fork in module posix:
fork(...)
  fork() -> pid
  Fork a child process.
  Return 0 to child process and PID of child to parent process.

从fork()函数的原型可以看出，它属于Python的内建函数之一。

子进程在fork()调用后永远返回0，而父进程则返回新创建的子进程的ID。这样设计的理由是，一个父进程可以fork出多个子进程，因此父进程需要记录每个子进程的ID；而子进程只需调用getppid()即可获取父进程的ID。

Python中的进程函数fork()位于os模块中，下面是一个关于进程创建的示例：

import os
print os.getpid() #获取子进程的进程号
pid = os.fork()
if pid == 0 :
 print 'I am child process (%s) and my parent is %s.' % (os.getpid(), os.getppid())
else :
 print 'I (%s) just created a child process (%s).' % (os.getpid(), pid)

执行结果如下：

1526 I (1526) just created a child process (1527). I am child process (1527) and my parent is 1526.

通过fork调用，当一个进程接到新任务时，可以复制出一个子进程来处理该新任务。常见的Apache服务器便是由父进程监听端口，一旦收到新的HTTP请求，便fork出子进程来处理该请求。

再看另一个例子：

#coding=utf-8
import os
os.fork()
print 1

执行结果如下：

1 1

在上述程序中，父进程创建了一个子进程。子进程运行并打印了一个1，随后回到父进程再次打印一个1，因此最终结果是打印了两个1。

需要注意的是，上述创建进程的函数均适用于Unix/Linux系统，Windows系统下并不存在fork接口。那么在Windows环境下如何实现多进程呢？

由于Python是跨平台语言，因此也提供了跨平台的多进程支持。multiprocessing模块即为跨平台版本的多进程模块，它支持子进程创建、通信和共享数据，以及执行不同形式的同步操作。

multiprocessing模块提供了一个Process类，用于创建新的进程对象。

总结

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