Python中fork启动的子进程修改的变量无法在父对象中同步

你在Python中定义了父类和子类，通过multiprocessing.Process以fork方式启动子进程修改子类变量，但父进程中看不到变量的修改。示例代码如下：

import multiprocessing
from multiprocessing import Queue, Process
import time

class Parent:
    def __init__(self):
        print(multiprocessing.get_start_method())
        self.child = Child()

    def start(self):
        self.child.start_child()

    def print_child_variable(self):
        print('Parent: Child Variable: ' + str(self.child.some_variable))


class Child:

    def __init__(self):
        self.some_variable = None
        self.status = False

    def start_child(self):
        self.status = True

        do_something_process = Process(target=self.do_something)
        do_something_process.start()
    

    def do_something(self):
        self.some_variable = True
        print('Child: some variable after changing: ' + str(self.some_variable))

    def print_some_variable(self):
        print('Child: some variable: ' + str(self.some_variable))
    

if __name__ == '__main__':
    parent = Parent()
    parent.print_child_variable()
    time.sleep(1)
    parent.start()
    parent.print_child_variable()
    time.sleep(1)
    parent.print_child_variable()
    time.sleep(1)
    parent.child.print_some_variable()

运行输出：

fork
Parent: Child Variable None
Parent: Child Variable None
Child: some variable after changing True
Parent: Child Variable None
Child: some variable None

原因解释 #

核心问题在于fork模式的内存隔离机制：

• 当用fork启动子进程时，操作系统会为子进程创建父进程内存空间的副本（采用写时复制策略：初始时共享内存，只有当子进程修改数据时才会复制对应内存页，变成子进程私有）。
• 你启动的子进程里的Child对象，是父进程中Child对象的独立副本。子进程在do_something里修改self.some_variable，只是修改了这个私有副本里的变量，完全不会影响父进程中原来的Child对象的变量。
• 父进程里调用parent.print_child_variable()或者parent.child.print_some_variable()，访问的都是父进程自己内存里的Child对象，自然看不到子进程里的修改。

如果要实现父子进程间的变量同步，需要使用multiprocessing模块提供的共享内存工具，比如Value、Array，或者用队列（Queue）、管道（Pipe）来传递数据。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ignacio