Python下使用os和pipe進行進程間通信

一、介紹

在Python中，我們有多種方法來進行進程間通信，其中最常用的就是使用os模塊和pipe管道。這種方法可以用於在父子進程之間實現通信，讓它們可以相互傳遞消息和數據。

下面，我們將介紹如何使用os和pipe來進行進程間通信。

二、使用os模塊

在Python中，os模塊是用於處理操作系統相關任務的模塊。它提供了很多函數，其中一個非常重要的函數就是fork()函數。fork()函數創建一個新的進程，這個進程是原始進程的副本。並且，父進程和子進程之間可以進行消息和數據的交換。

1. 創建子進程

import os

pid = os.fork()
if pid == 0:
    # 子進程
else:
    # 父進程

當使用fork()函數創建子進程時，它會返回兩個pid。在父進程中，pid是子進程的ID。而在子進程中，pid等於0。

2. 向子進程發送數據

import os

pid = os.fork()

if pid == 0:
    # 子進程
    data = input('請輸入：')
    print('子進程收到的數據為：', data)
else:
    # 父進程
    print('父進程正在等待子進程的信號...')
    os.wait()

在這個示例中，我們通過input()函數讓用戶輸入一些數據。然後將這些數據通過子進程輸出出來。通過os.wait()等待子進程的信號，確保在子進程完成後結束進程。

3. 從子進程接收數據

import os

read_pipe, write_pipe = os.pipe()

pid = os.fork()

if pid == 0:
    # 子進程
    os.close(write_pipe)
    data = os.read(read_pipe, 1024)
    print('子進程收到的數據為：', data.decode())
else:
    # 父進程
    os.close(read_pipe)
    os.write(write_pipe, b'Hello, World!')

在這個示例中，我們使用os.pipe()函數創建了兩個管道。然後使用os.close()函數關閉了寫入管道的句柄（在子進程中），關閉讀取管道的句柄（在父進程中）。在子進程中，我們使用os.read()函數從管道中讀取數據。

三、使用pipe管道

在Python中，我們還可以使用pipe模塊來進行進程間通信。pipe模塊提供了兩個類：Pipe和Connection。

其中Pipe類提供了一個簡單的單向管道，它有兩個埠（一個用於讀取，一個用於寫入），從而可以啟動一個子進程並使用PIPE數據進行交互。Connection類提供了更多的配置選項，支持多種數據類型，並提供了雙向通信的功能。

1. 使用Pipe

from multiprocessing import Process, Pipe

def send_message(conn):
    conn.send('Hello, World!')
    conn.close()

if __name__ == '__main__':
    parent_conn, child_conn = Pipe()
    p = Process(target=send_message, args=(child_conn,))
    p.start()
    print('父進程接收到的數據為：', parent_conn.recv())
    p.join()

在這個示例中，我們使用Pipe類創建了一個管道。然後創建了一個進程，並在子進程中使用conn.send()函數向管道中發送一個字元串。在父進程中，我們使用parent_conn.recv()函數獲取從管道中發送的數據。

2. 使用Connection

from multiprocessing import Process, Pipe

def send_message(conn):
    conn.send(['Hello, World!', 1, {'key': 'value'}])
    conn.close()

if __name__ == '__main__':
    parent_conn, child_conn = Pipe()
    p = Process(target=send_message, args=(child_conn,))
    p.start()
    print('父進程接收到的數據為：', parent_conn.recv())
    p.join()

在這個示例中，我們使用Connection類創建了一個管道。然後創建了一個進程，並在子進程中使用conn.send()函數向管道中發送一個包含不同數據類型的列表。在父進程中，我們使用parent_conn.recv()函數獲取從管道中發送的數據。

結論

使用Python中的os模塊和pipe模塊創建進程間通信是非常簡單的。我們可以輕鬆地在父子進程之間傳遞消息和數據，並在子進程中實現更複雜的邏輯。

通過這篇文章的學習，我們可以更好地理解如何在Python中使用os模塊和pipe模塊進行進程間通信。