Python 内置模块之 os 之 os.for()

官方文档：https://docs.python.org/zh-cn/3.8/library/argparse.html

简介

os.fork() 是 Python 中在 Unix/Linux 系统的一个函数，它在当前进程中创建一个子进程。这个函数是 os 模块的一部分，直接调用了 Unix/Linux 系统的 fork 系统调用。fork 系统调用非常基础且强大，允许操作系统创建一个新的进程，这个新进程是调用它的进程（父进程）的副本。

注意：

• os.fork() 只在 Unix/Linux 系统上可用。如果你试图在 Windows 系统上使用它，会抛出一个 AttributeError 异常。
• 创建进程（尤其是在循环中）时需要谨慎，以避免无意中产生大量的进程，导致所谓的 “fork 炸弹”

示例

在我们运行 Python 程序的时候，系统会创建一个新的 python 进程。如以下代码

import time 

time.sleep(20)

使用 fork 创建一个新的进程后，新进程是原进程的子进程，原进程为父进程。如果发生错误，则会抛出 OSError 异常。

# -*- coding: utf-8 -*-
import time

import os

try:
    pid = os.fork()
except OSError, e:
    pass

time.sleep(20)

运行代码，查看进程，在终端输出如下：

可以看出第二个 Python 进程就是第一个的子进程。

fork 进程后的程序流程

使用 fork 创建子进程后，子进程会复制父进程的数据信息，而后程序就分两个进程继续运行后面的程序，这也是 fork 名字的含义了。

• 在子进程内，os.fork 会返回0；
• 在父进程内，os.fork 会返回子进程的编号PID。

可以使用 PID 来区分两个进程：

# -*- coding: utf-8 -*-
import time
import os

# 创建子进程前声明的变量
number = 7
try:
    pid = os.fork()

    if pid == 0:
        print "this is child process"
        number = number - 1
        time.sleep(5)
        print number
    else:
        print "this is parent process"
except OSError, e:
    pass

上面代码中，在子进程创建前，声明了一个变量 number，然后在子进程中自减 1，最后打印出 number 的值，显然父进程打印出来的值为 7，子进程打印出来的值为 6。为了明显区分父进程和子进程，让子进程睡 3 秒，这样效果就比较明显了。

既然子进程是父进程创建的，那么父进程退出之后，子进程会被 PID 为 1 的进程接管，就是init进程了。这样子进程就不会受终端退出影响了，使用这个特性就可以创建在后台执行的程序，俗称守护进程（daemon）。

底层原理

在 Python 中，os.fork() 是通过底层的操作系统调用来实现的。具体地说，它使用了 POSIX 标准中的 fork() 系统调用。

fork() 系统调用会创建一个新的进程，新进程是原始进程的一个副本，包括代码、数据和资源等。在调用 os.fork() 时，操作系统会复制当前进程的所有信息，并将这个复制的进程作为新的子进程返回给父进程。

在底层，fork() 调用的过程如下：

1. 操作系统为子进程创建一个新的进程控制块（Process Control Block）来存储子进程的状态信息。
2. 操作系统复制父进程的代码段、数据段和堆栈等信息到子进程的地址空间。
3. 子进程开始执行从 os.fork() 后的代码，而父进程继续执行原有的代码。
4. 在子进程中，os.fork() 返回值为 0，使得子进程能够根据返回值判断自己是子进程。
5. 在父进程中，os.fork() 返回值为子进程的进程ID，使得父进程能够根据返回值判断自己是父进程。

需要注意的是，fork() 调用会在父进程和子进程中创建一个完全相同的进程映像，包括进程的状态、文件描述符等。因此，在 fork() 后，父进程和子进程是相互独立的，各自有自己的内存空间和资源。

Reference

• https://blog.csdn.net/qq_38526635/article/details/81903302
• https://blog.csdn.net/qq_44810930/article/details/135997804