Python创建管道

1. 管道的概念

管道（pipe）是一种在计算机科学中用于进程间通信的机制。它可以实现一个进程将数据发送到另一个进程。一个进程能够将输出数据写入管道，另一个进程则能够从管道中读取这些数据。

2. 管道的类型

在Python中，有两种类型的管道可供使用：

2.1 匿名管道

匿名管道是一种最简单的管道类型，它允许在同一个计算机上的进程之间进行通信。它是单向的，即一端用于写入数据，另一端用于读取数据。在创建管道时，系统会为每个端点分配一个文件描述符。

2.2 命名管道

命名管道与匿名管道相比，提供了更强大的功能。它可以用于在不同计算机上的进程之间进行通信，并且可以实现双向通信。与匿名管道不同的是，命名管道需要在文件系统中创建一个管道文件，并且可以有多个进程同时连接到该管道。

3. 匿名管道的使用

在Python中，可以使用os.pipe()函数来创建一个匿名管道。这个函数会返回两个文件描述符，其中一个用于写入数据，另一个用于读取数据。

下面是一个使用匿名管道进行进程间通信的示例代码：

import os

# 创建匿名管道
read_pipe, write_pipe = os.pipe()

# 创建子进程
pid = os.fork()

if pid > 0:
    # 父进程写入数据
    data = "Hello, child process!"
    os.close(read_pipe)  # 关闭读取端
    os.write(write_pipe, data.encode())  # 写入数据
    os.close(write_pipe)  # 关闭写入端
else:
    # 子进程读取数据
    os.close(write_pipe)  # 关闭写入端
    data = os.read(read_pipe, 1024).decode()  # 读取数据
    os.close(read_pipe)  # 关闭读取端
    print("Child Process:", data)

运行上述代码，输出如下：

Child Process: Hello, child process!

在上述代码中，首先使用os.pipe()函数创建了一个匿名管道，并将返回的两个文件描述符分别赋值给read_pipe和write_pipe。

接下来，使用os.fork()函数创建了一个子进程。如果pid的值大于0，表示当前执行的是父进程的代码；如果pid的值等于0，表示当前执行的是子进程的代码。

父进程使用os.write()函数将数据写入管道，然后关闭写入端。子进程使用os.read()函数从管道中读取数据，然后关闭读取端。

最后，子进程打印读取到的数据。

通过匿名管道，父进程和子进程可以实现简单的单向通信。

4. 命名管道的使用

在Python中，可以使用os.mkfifo()函数来创建一个命名管道。这个函数会在文件系统中创建一个管道文件，并返回一个文件对象。

下面是一个使用命名管道进行进程间通信的示例代码：

import os

# 创建命名管道
fifo_path = "/tmp/my_pipe"
os.mkfifo(fifo_path)
fifo = open(fifo_path, "r+")

# 创建子进程
pid = os.fork()

if pid > 0:
    # 父进程写入数据
    data = "Hello, child process!"
    fifo.write(data)
    fifo.close()
else:
    # 子进程读取数据
    data = fifo.read()
    fifo.close()
    print("Child Process:", data)