Perl 多进程与多线程

Perl多进程的用户接口是fork()函数以及对系统fork函数封装的一些module。我们在使用Perl语言编程时，如果一个任务的某一个段可以 或者需要并发很多执行，那么我们就会使用Perl多进程编程，例如同时向数据库递交多个记录的查询，同时完成多个系统信息的收集等等。

Perl的Perl多进程是这样实现的：主进程每fork一个子进程，会把当前（主进程的）内存空间的所有变量都复制一份传到新的进程里面，达到数据共享的目的。此外，主进程和子进程可以通过信号、管道等来通信。

内存空间独享也造就了Perl多进程不可避免的劣势：资源负荷以及通信复杂，对于Perl来说，每个子进程都可以看作主进程的拷贝，这多少有些内存浪费， 而且主进程的关键变量如果是“浅复制”到子进程的话，将会带来一些意想不到的错误。另外，进程的创建和回收会带来许多额外的负载，因此应当尽量避免频繁地 创建进程。

Perl多进程之间的通信方式有socket，管道，信号量等。在Linux平台上，对于进程间大量信息的交互情况，最常用的是文件；这在用户空间进程和系统内核空间进程之间的通信中的最为常用。

our@cmd=("./apcon_2052.exp119.11.217.27A15B15",
"./apcon_2058.exp119.11.217.65adminteamw0rkA05A06",
"./apcon_2052.exp119.11.217.27B09D09");
our$zombies=0;
our$kid_proc_num=0;

$SIG{CHLD}=sub{$zombies++};

for(my$i=0;$i<@cmd;$i++){
my$pid=fork();
if(!defined($pid)){exit1;}
unless($pid){
system"$cmd[$i]";
exit0;
}
$kid_proc_num++;
}

while(1){
if($zombies>0){
$zombies=0;
my$collect;
while(($collect=waitpid(-1,WNOHANG))>0){
$kid_proc_num--;
}
}
if($kid_proc_num==0){last;}
else{next;}
}

以上的代码采用多进程方式同时处理了对3个测试设备的配置操作，然后主进程等待所有配置操作完成，再进行后续的测试。


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如果我们需要执行一些各异的小任务，他们可能数量较多，但生存周期都比较短，或者他们可能共享大量数据，只有小部分的变量是自身的。这个时候，很自然就想到了多线程。

线程是一个单一的执行流程，它是所有程序执行过程中最小的控制单位，即能被 CPU 所调度的最小任务单元。线程与进程之间既有联系，又完全不同。简单地说，一个线程必然属于某一个进程，而一个进程包含至少一个或者多个线程。早期的计算机 系统一次只能运行一个程序，因此，当有多个程序需要执行的时候，唯一的办法就是让它们排成队，按顺序串行执行。进程的出现打破了这种格局，CPU 资源按时间片被分割开来，分配给不同的进程使用。这样一来，从微观上看进程的执行虽然仍是串行的，但是从宏观上看，不同的程序已经是在并行执行了。如果我 们把同样的思想运用到进程上，很自然地就会把进程再细分成更小的执行单位，即线程。由于一个进程又往往需要同时执行多个类似的任务，因此这些被细分的线程 之间可以共享相同的代码段，数据段和文件句柄等资源。有了进程，我们可以在一台单 CPU 计算机系统上同时运行 Firefox 和 Microsoft Office Word 等多个程序；有了线程，我们可以使 Firefox 在不同的标签里同时加载多个不同的页面，在 Office Word 里编辑文档的同时进行语法错误检查。因此，线程给我们带来了更高的 CPU 利用率、更快速的程序响应、更经济地资源使用方式和对多 CPU 的体系结构更良好的适应性。

Perl的threads模块提供的多线程，应用于我们经典的多线程编程例如SocketServer编程、硬件驱动或者适配层编程十分有效，然而对于非线程安全的一些函数或者模块调用就无能为力了，会导致不可预知的错误或者主进程的吊死、崩溃。

perl的多线程实例：

涉及语言：Perl
所用模块：threads
模块中的方法： threads->create（），
创建一个新线程；threads->join()，
收割已经创建的线程；threads->list(threads::all)，
返回所有已经创建的线程；threads->is_joinable()，
返回目标线程是否已经完成，等待join。

use threads;           #声明模块
use warnings;use strict;
print localtime(time),"\n";  #输出系统时间；
my $j=0;
my $thread;
while()
{
last if($j>=10)；#这里控制一下任务数量，共10个；
#控制创建的线程数，这里是5，scalar函数返回列表threads->list()元素的个数；
while(scalar(threads->list())<5)
{    $j++; #创建一个线程，这个线程其实就是调用（引用）函数“ss”； #函数‘ss’包含两个参数（$j和$j）；
threads->new(\&ss,$j,$j);
}
foreach $thread(threads->list(threads::all))
{    if($thread->is_joinable())      #判断线程是否运行完成；
{    $thread->join();
#输出中间结果；
print scalar(threads->list()),"\t$j\t",localtime(time),"\n";
}
}
}
#join掉剩下的线程（因为在while中当j=10时，还有4个线程正在运行，但是此时程序将退出while循，所以在这里需要额外程序join掉剩下的4个线程）
foreach $thread(threads->list(threads::all))
{    $thread->join();
print scalar(threads->list()),"\t$j\t",localtime(time),"\n";
}
#输出程序结束的时间，和程序开始运行时间比较，看程序运行性能；
print localtime(time),"\n";
#下面就是每个线程引用的函数；
sub ss()
{   my ($t,$s)=@_;
sleep($t);       #sleep函数，睡觉；以秒为单位；
print "$s\t";
}

运行过程

简要描述一下程序运行过程，以便更深入理解多线程的概念。
程序共要运行10个任务，第一个任务的作用是暂停程序1s（sleep（1））；第二个任务是暂停程序2s（sleep（2））；以此类推，第十个任务是暂停程序10s；
时间(s) 任务
0 1,2,3,4,5（程序初始，5个线程同时运行，需要时间最长的是线程5（5s））
1 2,3,4,5,6(经过1s后，第一个任务已经完成，被join掉，同时添加新任务6)
2 3,4,5,6,7（同上）
3 4,5,6,7,8
4 5,6,7,8,9
5 6,7,8,9,10
7-end join所有剩下的线程（所有任务都已经添加，程序中while循环退出）

方法$thread->is_joinable()的作用

前面已经说了，这个方法是用来判断线程是否已经运行完成，处于等待join的状态。当需要处理多个任务，但这些任务完成需要的时间又不一样时，这个方法就显得特别重要。

最佳的方法就是判断线程是否可以被join。如上面的程序所写的。这样可以保证程序运行过程中始终是5个线程，最大化的利用CPU资源。