盡管并發(fā)編程讓我們能更加充分的利用IO資源，但是也給我們帶來了新的問題： 當(dāng)多個(gè)進(jìn)程使用同一份數(shù)據(jù)資源的時(shí)候，就會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)安全或順序混亂問題。

一、進(jìn)程同步

多個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行，為了相互制約各進(jìn)程對(duì)資源的訪問，使得各個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行相互同步。

在我的理解里，進(jìn)程同步也算是進(jìn)程間通訊（ipc）的一種手段。

二、為什么需要進(jìn)程同步

多進(jìn)程會(huì)引發(fā)搶占資源的問題，為了解決這個(gè)問題就需要各進(jìn)程之間相互同步，控制進(jìn)程對(duì)關(guān)鍵資源的訪問。

在C語言中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的方式有很多，比如：信號(hào)量，鎖機(jī)制等。

例子: 演示多進(jìn)程資源搶占問題

          
            import os
import time
import random
from multiprocessing import Process

def work(n):
    print('%s: %s is running' %(n,os.getpid()))
    time.sleep(random.random())
    print('%s:%s is done' %(n,os.getpid()))

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

三、Python中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步

1. 首先 from multiprocessing import Lock
2. 在主進(jìn)程中，實(shí)例化得到鎖， lock = Lock() ，并傳給子進(jìn)程
3. 在子進(jìn)程中通過上鎖和解鎖實(shí)現(xiàn)對(duì)多進(jìn)程對(duì)資源的控制。 lock.acquire() 上鎖， lock.release() 解鎖

演示：通過Python鎖機(jī)制控制資源的訪問

          
            def work(lock,n):
    print(f"等待開鎖 進(jìn)程{n}")
    # 上鎖
    lock.acquire()     # 當(dāng)上鎖之后別的進(jìn)程無法訪問，會(huì)阻塞住
    print(f'進(jìn)程{n} pid: %s is running' % ( os.getpid()))
    time.sleep(random.random())
    print(f'進(jìn)程{n} pid: %s is done' % (os.getpid()))
    # 開鎖
    lock.release()

if __name__ == '__main__':
    lock=Lock() # 實(shí)例化得到鎖
    for i in range(3):
        p=Process(target=work,args=(lock,i))
        p.start()
          
        

等待開鎖 進(jìn)程1
進(jìn)程1 pid: 8696 is running
等待開鎖 進(jìn)程0
等待開鎖 進(jìn)程2
進(jìn)程1 pid: 8696 is done
進(jìn)程0 pid: 14264 is running
進(jìn)程0 pid: 14264 is done
進(jìn)程2 pid: 22724 is running
進(jìn)程2 pid: 22724 is done

根據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在上鎖之前的代碼。多進(jìn)程是并發(fā)訪問的，但上鎖之后，直到解鎖后才能有第二個(gè)人訪問。以此類推。 就好像上廁所排隊(duì)一樣，進(jìn)去一個(gè)人關(guān)上門鎖上，第二個(gè)人等著。

但是看完你會(huì)有個(gè)疑問，那被鎖上的代碼，每個(gè)進(jìn)程在訪問的時(shí)候不就是串行的依次在訪問嘛。

確實(shí)，鎖機(jī)制 保證了數(shù)據(jù)的安全,但犧牲掉效率.

四、多進(jìn)程模擬同時(shí)搶票

          
            # 文件db的內(nèi)容為：{"count":1}
# 注意一定要用雙引號(hào)，不然json無法識(shí)別
# 并發(fā)運(yùn)行，效率高，但競爭寫同一文件，數(shù)據(jù)寫入錯(cuò)亂
from multiprocessing import Process,Lock
import time,json,random
def search():
    dic=json.load(open('db'))
    print('剩余票數(shù)%s' %dic['count'])

def get():
    dic=json.load(open('db'))
    time.sleep(0.1)  # 模擬讀數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)延遲
    if dic['count'] >0:
        dic['count']-=1
        time.sleep(0.2)  # 模擬寫數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)延遲
        json.dump(dic,open('db','w'))
        print('購票成功')

def task():
    search()
    get()

if __name__ == '__main__':
    for i in range(100):  # 模擬并發(fā)100個(gè)客戶端搶票
        p=Process(target=task)
        p.start()
          
        

上述代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程在同時(shí)搶票，相互搶占文件資源，每個(gè)進(jìn)程都把文件讀入到內(nèi)存中進(jìn)行搶票。實(shí)際上，資源只能被一個(gè)人占有，這就會(huì)引發(fā)問題

4.1 通過鎖控制進(jìn)程資源訪問

          
            def search():
    time.sleep(1)
    with open("db","w",encoding="utf8") as f:
        data = json.load(f)
        print(f'還剩{data["count"]}')

def get():
    with open('db','rt',encoding='utf-8') as f:
        res = json.load(f)
    time.sleep(1)  # 模擬網(wǎng)絡(luò)io
    if res['count'] > 0:
        res['count'] -= 1
        with open('db', 'w', encoding='utf-8') as f:
            json.dump(res, f)
            print(f'進(jìn)程{os.getpid()} 搶票成功')
        time.sleep(1.5)  # 模擬網(wǎng)絡(luò)io
    else:
        print('票已經(jīng)售空啦!!!!!!!!!!!')

def task(lock):
    print(f"進(jìn)程：{os.getpid()}  正在搶票中。。。")

    # 上鎖     每個(gè)進(jìn)程都會(huì)訪問一遍，所以加鎖就等于上鎖到解鎖這段代碼是串行的
    lock.acquire()  # 當(dāng)上鎖之后別的進(jìn)程無法訪問，會(huì)阻塞住
    get()
    # 開鎖
    lock.release()

if __name__ == '__main__':
    # 創(chuàng)建鎖
    lock = Lock()

    pro_list = []
    # 創(chuàng)建進(jìn)程
    for i in range(10):
        p = Process(target=task, args=(lock,))
        p.start()
        pro_list.append(p)
    # 回收進(jìn)程
    for i in range(10):
        pro_list[i].join()
          
        

總結(jié)

進(jìn)程同步理論上應(yīng)該是進(jìn)程間通訊中的一部分，是一個(gè)大話題，每個(gè)語言也都有實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的需求。需要將各個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的訪問加以限制。在各個(gè)語言中也都有限制。這里目前只介紹了這一種進(jìn)程同步的方法。

鎖機(jī)制 是把鎖住的代碼變成了串行，保證了數(shù)據(jù)的安全,但犧牲掉效率.