檔案鎖和Python多進程的使用

1.檔案鎖

問題：進程P1中有一個線程T1，T1執行的函數為f1；進程P2中有一個線程T2，T2執行的函數為f2。

當f1和f2都需要對同一個資源進行操作時，比如同時對檔案file1進行操作。為了安全執行緒，則當f1在操作（讀或寫檔案file1）時，不允許f2操作（讀或寫檔案file1）。反之，當f2在操作file1時，不允許f1操作file1。即f1和f2不能同時操作file1。

解決方案：

可以採用檔案鎖(這裡檔案鎖的意思為將對資源file1的訪問狀態儲存在檔案fs.txt裡，即通過檔案fs.txt來加鎖)的方式，對檔案file1輪流交替的操作：即f1操作完file1之後，f2開始操作file1；當f2操作完file1之後，f1開始操作file1，這樣交替下去。

可以設定4種狀態：00、11、22、33。將這4種狀態儲存在檔案‘fs.txt’裡，因為這樣進程P1和P2都可以操作檔案fs.txt（解決了進程間相互連信的問題）。4種狀態分別表示如下：

00：表示f1可以操作資源file1了，同時也表示f2操作完畢file1；

11：表示f1正在操作資源file1；

22：表示f1操作完畢file1，同時也表示f2可以操作file1了；

33：表示f2正在操作file1。

訪問流程圖如下所示：

我們可以看到，函數f1的狀態順序為'00' ->'11' -> '22'；函數f2的狀態順序為'22' -> '33' -> '00'。

形成了如下的環形交替訪問：

2.Python中多進程的使用

下面將python中多進程的使用和檔案鎖進行結合，給出一個簡單的demo。

公用函數（讀檔案、寫檔案）定義在檔案GlobalFunc.py中：

# encoding: utf-8#根據檔案名稱，讀取檔案內容def read_file(filename):    all_the_text = ''    fo = open(filename)    try:        all_the_text = fo.read()    finally:        fo.close()    return all_the_text    #根據檔案名稱和內容，寫入檔案。成功返回1def write_file(filename, filecontent):    status = 0    try:        fo = open(filename, 'wb+')        fo.write(filecontent)        status = 1    finally:        fo.close()    return status

進程P2的檔案Process2.py定義如下：

# encoding: utf-8from threading import Threadfrom time import sleepfrom GlobalFunc import read_file,write_file#定義線程T2的執行函數def f2():    fs = read_file('fs.txt')    print '\nP2 want to visit,now fs:',fs    if '22' == fs:  #f1操作完file1，f2可以開始操作了        write_file('fs.txt','33') #表明f2正在操作file1        print 'P2 is visiting file1...'        write_file('fs.txt','00')        sleep(10)    else:        sleep(1)#定義線程T2def T2():    while True:        f2()def main():    print '\nlauch process:P2...'    #啟動線程T2    Thread(target = T2,args=()).start()    while True:        sleep(3)    if __name__ == '__main__':    main()

進程P1的檔案Process.py定義如下：

# encoding: utf-8from threading import Threadfrom time import sleepfrom multiprocessing import Processfrom GlobalFunc import read_file,write_file#線程T1的執行函數def f1():    fs = read_file('fs.txt')    print '\nP1 want to visit,now fs:',fs    assert('00' == fs)    if '00' == fs:  #f2操作完file1，f1可以開始操作了        write_file('fs.txt','11') #表明f1正在操作file1        print 'P1 is visiting file1...'        write_file('fs.txt','22')        sleep(10)    else:        sleep(1)#線程T1def T1():    while True:        f1()if __name__ == '__main__':    print 'lauch process:P1...'    #初始化'fs.txt'    write_file('fs.txt','00')    #進程P2的定義    from Process2 import main as P2_main    P2 = Process(target = P2_main, args=())    P2.start()        #啟動線程T1    Thread(target = T1,args=()).start()        while True:        sleep(3)

進程P2單獨定義成一個檔案'Process2.py'。通過進程P1來調用啟動進程P2，進程P1中有一個線程T1，進程P2中有一個線程T2，T1和T2都對檔案file1進行操作。我們通過'fs.txt'這個檔案設定檔案鎖，將T1和T2的當前操作狀態儲存在fs.txt中。

註：我們通過檔案鎖，解決了進程之間互斥操作同一個資源的問題。如果是同一個線程之間互斥操作同一個資源的問題，我們只需要定義個全域變數即可，我們沒有必要使用檔案鎖，因為檔案鎖需要訪問磁碟。