通过fork()函数创建进程

在Unix/Linux操作系统中，通过Python的os模块中封装的fork()函数可以轻松地创建一个进程。fork()函数的声明如下：

fork()

以上函数调用后，操作系统会建立当前线程的副本以实现进程的创建，此时原有的进程被称为父进程，复制的进程被称为子进程。需要注意的是，fork()函数的一次调用产生两个结果：若当前执行是父进程，fork()函数返回子进程ID；若当前执行的进程是子进程，fork()函数返回0。如果fork()函数调用时出现错误，进程创建失败，将返回一个负值。

下面使用fork()函数创建一个子进程，让父进程和子进程分别执行不同的任务，代码如下：

import os
import time
value = os.fork()             # 创建子进程
if value == 0:                 # 子进程执行if分支语句
  print('---子进程---')
  time.sleep(2)
else:                       # 父进程执行else分支语句
  print('---父进程---')
  time.sleep(2)

以上程序调用fork()函数创建子进程，使用变量value记录fork()的返回值，并根据fork()的返回结果区分父进程与子进程，为这两个进程分派不同的任务：当value为0时，说明当前进程是子进程，执行if分支中的语句；当value不为0时，说明此时系统调度的是父进程，执行else分支中的语句。进程创建与程序执行的具体流程如图1所示。

图1 使用fork()函数创建进程

程序执行一次的结果如下所示：

---父进程---
---子进程---

观察此次结果可以推测，系统先调度父进程，再调度子进程，但实际上，子进程和父进程执行的顺序是不确定的，会受到时间片、调度优先级或其它因素的影响。

若程序中顺序调用两次fork()函数，那么第一次调用fork()后系统中存在的两个进程都会调用第二个fork()函数创建新进程，两次fork()函数后进程的变化如图2所示。

图2 进程的变化

从图2中可以看出，“父进程1”和“子进程1”再次复制出两个子进程，“父进程1”成为“子进程2”的父进程，“子进程1”成为“子进程3”的父进程，变成“父进程2”。

下面使用fork()函数创建3个子进程，代码如下：

import os
import time
print('---第一次fork()调用---')
value = os.fork()      # 创建子进程，此时进程的总数量为2
if value == 0:          # 子进程执行if分支语句
    print('---进程1---')
    time.sleep(2)
else:                     # 父进程执行else分支语句
    print('---进程2---')
    time.sleep(2)
print('---第二次fork()调用---')
value = os.fork()       # 创建子进程，此时进程的总数量为4
if value == 0:           # 子进程执行if分支语句
    print('---进程3---')
    time.sleep(2)
else:                      # 父进程执行else分支语句
    print('---进程4---')
    time.sleep(2)

程序执行的结果如下：

---第一次fork()调用---
---进程2---
---进程1---
---第二次fork()调用---
---进程4---
---进程4---
---进程3---
---进程3---

由执行结果可知，程序在第一次调用fork()函数后创建了一个子进程，此时共有父进程和子进程执行下面的代码，分别输出 “---进程2---”和“---进程1---”；程序在第二次调用fork()函数后又创建了两个新的子进程，此时共有两个父进程和两个子进程执行下面的代码，分别输出两次“---进程4---”和“---进程3---”。

多学一招：获取当前进程的ID

进程ID是进程的唯一标识，为了便于管理系统中的进程，os模块提供了os.getpid()函数和os.getppid()函数来分别获取当前进程id和当前进程父进程的id，示例代码如下：

import os
process = os.fork() # 创建子进程
if process == 0: 
    # 获取父进程的ID 
    print('我是子进程-%d，父进程是%d'%(os.getpid(), os.getppid()))  
else:
    print('我是父进程-%d, 子进程是%d'%(os.getpid(), process)) # 获取当前线程的ID

程序运行的结果如下：

我是父进程-2497, 子进程是2498
我是子进程-2498，父进程是2497