Как работает метод `multiprocessing.Process()`?

1. Создание объекта Process: Когда вы вызываете multiprocessing.Process(target=function, args=(arg1, arg2, ...)), создается объект класса Process. Этот объект представляет будущий процесс, который еще не запущен.
   • target: Это функция (или вызываемый объект), которую будет выполнять новый процесс.
   • args: Это кортеж аргументов, которые будут переданы функции target.
2. Форк (Fork) или Создание процесса: Когда вы вызываете метод process.start() у созданного объекта Process, происходит фактическое создание нового процесса. В большинстве операционных систем (например, Linux, macOS) используется системный вызов fork().
   • fork() создает точную копию родительского процесса (то есть, процесса, в котором был вызван process.start()). Эта копия включает в себя все переменные, данные, открытые файлы и состояние программы на момент вызова fork().
   • В Windows multiprocessing использует другой механизм создания процессов, который не является форком. Вместо этого, запускается новый интерпретатор Python и импортируется модуль, содержащий функцию target. Данные между процессами передаются с помощью сериализации и десериализации (pickle).
3. Разделение памяти (или ее копирование): После форка родительский и дочерний процессы имеют свою собственную копию памяти. Изначально, обе копии памяти содержат одни и те же данные (read-only). Однако, при записи данных в память в любом из процессов (родительском или дочернем), операционная система выполняет "copy-on-write". Это означает, что создается копия только тех страниц памяти, которые были изменены. Это позволяет избежать ненужного копирования всей памяти и экономить ресурсы. В Windows, данные обычно передаются через пайпы и очереди.
4. Параллельное выполнение: После создания процесса, родительский и дочерний процессы выполняются параллельно (если доступно несколько ядер CPU). Родительский процесс продолжает выполнение своего кода, а дочерний процесс начинает выполнение функции, указанной в target.
5. Синхронизация и взаимодействие: multiprocessing предоставляет различные механизмы для синхронизации и обмена данными между процессами:
   • Queue: Позволяет безопасно передавать данные между процессами.
   • Pipe: Предоставляет двунаправленную связь между двумя процессами.
   • Lock: Позволяет предотвратить одновременный доступ нескольких процессов к общему ресурсу.
   • Value и Array: Позволяют создавать общие переменные и массивы, к которым могут обращаться несколько процессов.
6. Завершение процесса: Процесс завершается, когда функция target завершает свое выполнение, или когда процесс был завершен принудительно (например, с помощью process.terminate()). Вы можете дождаться завершения процесса, вызвав метод process.join().

Важные моменты:

• В Windows, весь код, использующий multiprocessing, должен быть защищен блоком if __name__ == '__main__':. Это связано с тем, что при создании новых процессов в Windows, заново выполняется весь главный модуль.
• Использование multiprocessing может значительно улучшить производительность программ, выполняющих вычислительно-интенсивные задачи, особенно на многоядерных процессорах.