共享内存 Python

几乎每个Python程序都需要处理数据，数据存储在内存中。当然，对于一些大型计算机型应用程序，这会成为瓶颈。为了解决这个问题，Python支持共享内存。

共享内存使多个进程可以访问相同的内存空间，从而使进程间通信更加高效。 这对Python和其他高级语言的性能有巨大的帮助。

Python通过multiprocessing模块支持共享内存。

使用共享内存

使用共享内存需要在多个进程之间传递数据。在Python中，使用共享内存需要在进程之间共享式内存块。

具体的实现方式是使用Value和Array类。

Value 类

Value类允许在进程之间共享基本数据类型（如整数，浮点数）。以下是一个简单的示例：

from multiprocessing import Process, Value

def increment(val):
    val.value += 1
    
if __name__ == '__main__':
    # 声明一个共享的值类型
    val = Value('i', 0)
    # 创建两个进程
    p1 = Process(target=increment, args=(val,))
    p2 = Process(target=increment, args=(val,))
    # 启动进程
    p1.start() p2.start()
    # 加入进程
    p1.join() p2.join()
    # 打印结果
    print(val.value)

该示例声明了一个共享变量val，并传递给两个进程增加1的函数。在两个进程执行完后，val.value应该是2。 运行结果如下：

$ python main.py
2

Array 类

Array类允许在进程之间共享数据。与Value一样，此类允许在进程之间共享可变对象，如数组。以下是一个简单的示例：

from multiprocessing import Process, Array

def increment(arr, n):
    for i in range(n):
        arr[i] += 1

if __name__ == '__main__':
    # 声明一个共享数组
    arr = Array('i', range(5))
    # 创建两个进程
    p1 = Process(target=increment, args=(arr, 5))
    p2 = Process(target=increment, args=(arr, 5))
    # 启动进程
    p1.start() p2.start()
    # 加入进程
    p1.join() p2.join()
    # 打印数组
    print(arr)

该示例声明了一个包含5个元素的共享数组，并传递给两个进程。每个进程增加1，然后打印结果。在两个进程执行完后，数组的值应该被增加了两次。 运行结果如下：

$ python main.py
[2, 3, 4, 5, 6]

注意事项

由于共享内存适用于多进程，因此在设计共享内存代码时，请考虑以下几点：

• 确保每个进程都使用共享内存变量的正确值。 这可能需要一些同步处理。
• 请勿在共享内存中使用不支持共享的Python对象。 这包括模块，函数，类等。

结论

在Python中使用共享内存可以大大提高多核CPU的利用率。Python提供了Value和Array类，使共享内存变得更加容易实现。 共享内存思想是高性能计算及并行计算的核心概念之一，每个Python程序员都应该掌握这项技能！