为何Python中Process启动后run方法内对象ID变化但PID不变？

代码示例（注释已翻译） #

import time
from multiprocessing import Process, freeze_support

class FileUploadManager(Process):
    """
    在后台进程中上传文件的工作对象
    """

    def __init__(self):
        """
        在独立后台进程中上传文件的工作类。
        """
        super().__init__()
        self.daemon = True
        self.upload_size = 0
        self.upload_queue = set()
        self.pending_uploads = set()
        self.completed_uploads = set()
        self.status_info = {'STOPPED'}
        print(f"Initial ID: {id(self)}")

    def run(self):
        try:
            print("STARTING NEW PROCESS...\n")
            if 'STARTED' in self.status_info:
                print("Upload Manager - Already Running!")
                return True
            self.status_info.add('STARTED')
            print(f"Active Process Info: {self.status_info}, ID: {id(self)}")
            # 上传文件
            while True:
                print("File Upload Queue Empty.")
                time.sleep(10)
        except Exception as e:
            print(f"{repr(e)} - Cannot run upload process.")


if __name__ == '__main__':
    upload_manager = FileUploadManager()
    print(f"Object ID: {id(upload_manager)}")
    upload_manager.start()
    print(f"Process Info: {upload_manager.status_info}, ID After: {id(upload_manager)}")
    while 'STARTED' not in upload_manager.status_info:
        print(f"Not Started! Process Info: {upload_manager.status_info}")
        time.sleep(7)

运行输出 #

Initial ID: 2894698869712
Object ID: 2894698869712
Process Info: {'STOPPED'}, ID After: 2894698869712
Not Started! Process Info: {'STOPPED'}
STARTING NEW PROCESS...

Active Process Info: {'STARTED', 'STOPPED'}, ID: 2585771578512
File Upload Queue Empty.
Not Started! Process Info: {'STOPPED'}
File Upload Queue Empty.

问题 #

为什么Process对象在启动前后的id及属性值保持一致，但在run方法执行时id发生变化，且进程PID始终保持相同？

原因解析 #

1. 内存隔离导致对象副本
   主进程里创建的FileUploadManager实例存在于主进程的内存空间中，启动前后你操作的都是这个主进程内的对象，所以它的id和属性值不会改变。调用start()后，Python会启动一个独立的子进程，同时通过序列化把主进程里的Process对象复制一份到子进程的内存空间——这是两个完全独立的对象，因此子进程中run()方法打印的id是新对象的内存地址，和主进程里的不一样。

2. PID对应操作系统级进程
   PID是操作系统分配给子进程的唯一标识，不管是主进程里的Process对象还是子进程里的副本，它们关联的都是同一个操作系统级别的进程，所以PID始终相同。

3. 属性不同步的本质
   主进程里的status_info始终显示{'STOPPED'}，而子进程里已经添加了'STARTED'，这也是内存隔离导致的：子进程修改的是自己内存中的副本属性，主进程的原对象完全感知不到，两者默认没有数据同步机制。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Julian Joseph