面试题：Python if语句在复杂并发编程同步控制中的应用

Question

在一个多进程并发的任务调度系统中，有多个任务进程和一个调度进程。任务进程根据自身状态（如任务是否完成、资源是否充足等）向调度进程发送信号，调度进程使用`if`语句结合`multiprocessing`模块来判断任务进程状态，并决定是否分配新任务。请阐述该同步控制的关键代码逻辑和实现思路，并给出关键部分示例代码。

Answer 1

关键代码逻辑和实现思路

1. 任务进程：
   • 任务进程需要不断监测自身状态（如任务完成情况、资源状态等）。
   • 当状态发生变化时，向调度进程发送信号。在Python的multiprocessing模块中，可以使用Pipe或者Queue来实现进程间通信。以Pipe为例，任务进程可以通过管道的一端发送状态信息。
2. 调度进程：
   • 调度进程通过multiprocessing模块创建与任务进程通信的管道或队列。
   • 调度进程使用if语句判断从任务进程接收到的状态信息。例如，如果任务完成且资源充足，调度进程决定分配新任务。
   • 调度进程根据判断结果执行相应操作，如向任务进程分配新任务，这可能涉及到再次通过进程间通信机制传递新任务相关信息。

关键部分示例代码

import multiprocessing


def task_process(pipe_end):
    # 模拟任务进程监测自身状态
    task_completed = False
    resource_available = True
    # 这里模拟任务完成过程
    task_completed = True
    status = (task_completed, resource_available)
    pipe_end.send(status)
    pipe_end.close()


def scheduler_process():
    parent_conn, child_conn = multiprocessing.Pipe()
    p = multiprocessing.Process(target = task_process, args=(child_conn,))
    p.start()
    status = parent_conn.recv()
    task_completed, resource_available = status
    if task_completed and resource_available:
        print("分配新任务")
        # 这里可以添加分配新任务的具体代码逻辑，例如通过管道发送新任务信息给任务进程
    else:
        print("不分配新任务")
    p.join()


if __name__ == '__main__':
    scheduler_process()

在上述代码中：

• task_process函数模拟任务进程，监测自身状态并通过管道发送状态信息。
• scheduler_process函数模拟调度进程，接收任务进程发送的状态信息，使用if语句判断并决定是否分配新任务。注意在实际应用中，if语句中的逻辑和分配新任务的代码需要根据具体需求详细编写。同时，在if __name__ == '__main__':语句块中启动调度进程，这是在Windows系统上使用multiprocessing模块的必要条件。