Python进程同步之锁

锁 —— multiprocess.Lock

通过刚刚的学习，我们千方百计实现了程序的异步，让多个任务可以同时在几个进程中并发处理，他们之间的运行没有顺序，一旦开启也不受我们控制。尽管并发编程让我们能更加充分的利用IO资源，但是也给我们带来了新的问题。

当多个进程使用同一份数据资源的时候，就会引发数据安全或顺序混乱问题。

接下来我们以模拟抢票为例，来看看数据安全的重要性。

先看看不使用锁保护的多进程同时抢购余票结果：

# 文件ticket的内容为：{"count":1}
# 注意一定要用双引号，不然json无法识别
# 并发运行，效率高，但竞争写同一文件，数据写入错乱
from multiprocessing import Process, Lock
import time, json


def search():
    dic = json.load(open('ticket'))
    print('\033[31m剩余票数%s\033[0m' % dic['count'])


def get(i):
    dic = json.load(open('ticket'))
    time.sleep(0.1)  # 模拟读数据的网络延迟
    if dic['count'] > 0:
        dic['count'] -= 1
        time.sleep(0.2)  # 模拟写数据的网络延迟
        json.dump(dic, open('ticket', 'w'))
        print('\033[32m用户%s购票成功\033[0m' % i)


def task(i):
    search()
    get(i)


if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):  # 模拟并发10个客户端抢票
        p = Process(target=task, args=(i,))
        p.start()

想想上面代码中会有什么样的结果出现？是只有一个用户购票成功，还是多个用户，下面一起来看看结果：

为什么会出现这样的情况呢？明明只有一张票，怎么会被这么多人购买成功，这个就是数据安全问题！！！

下面来解决这个数据安全问题：

# 文件ticket的内容为：{"count":1}
# 注意一定要用双引号，不然json无法识别
# 并发运行，效率高，但竞争写同一文件，数据写入错乱
from multiprocessing import Process, Lock
import time, json


def search():
    dic = json.load(open('ticket'))
    print('\033[31m剩余票数%s\033[0m' % dic['count'])


def get(i):
    dic = json.load(open('ticket'))
    time.sleep(0.1)  # 模拟读数据的网络延迟
    if dic['count'] > 0:
        dic['count'] -= 1
        time.sleep(0.2)  # 模拟写数据的网络延迟
        json.dump(dic, open('ticket', 'w'))
        print('\033[32m用户%s购票成功\033[0m' % i)


def task(i, lock):
    search()
    lock.acquire()  # 获取钥匙
    get(i)  # 有钥匙后进入方法执行代码
    lock.release()  # 归还钥匙


if __name__ == '__main__':
    lock = Lock()

    for i in range(10):  # 模拟并发10个客户端抢票
        p = Process(target=task, args=(i, lock))
        p.start()

结果：

加锁可以保证多个进程修改同一块数据时，同一时间只能有一个任务可以进行修改，即串行的修改，没错，速度是慢了，但牺牲了速度却保证了数据安全。
虽然可以用文件共享数据实现进程间通信，但问题是：
1、效率低（共享数据基于文件，而文件是硬盘上的数据）
2、需要自己加锁处理

因此我们最好找寻一种解决方案能够兼顾：

1、效率高（多个进程共享一块内存的数据）

2、帮我们处理好锁问题。这就是mutiprocessing模块为我们提供的基于消息的IPC通信机制：队列和管道。
队列和管道都是将数据存放于内存中
队列又是基于（管道+锁）实现的，可以让我们从复杂的锁问题中解脱出来，
我们应该尽量避免使用共享数据，尽可能使用消息传递和队列，避免处理复杂的同步和锁问题，而且在进程数目增多时，往往可以获得更好的可获展性。

参考资料：

http://www.cnblogs.com/Eva-J/articles/8253549.html
http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6817679.html
https://www.jianshu.com/p/1200fd49b583
https://www.jianshu.com/p/aed6067eeac9