使用openpyxl库实现Python对Excel文件的操作
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1 Excel表格
1.1 表格述语
1.2 表格示例
2 python打开及读取表格内容
2.1打开Excel表格并获取表格名称
2.2 通过sheet名称获取表格
2.3 获取表格的尺寸大小(几行几列数据)
2.4 获取表格内某个格子的数据
2.4.1 sheet["A1"]方式
2.4.2 sheet.cell(row=, column=)方式
2.5 获取某个格子的行数、列数、坐标
2.6 获取一系列格子
2.6.1 sheet[]方式
2.6.2 .iter_rows()方式
2.6.3 sheet.rows()
3 python向excel中写入某些内容
3.1 修改表格中的内容
3.1.1 向某个格子中写入内容并保存
3.1.2 .append():向表格中插入行数据
3.1.3 在 python 中使用 excel 函数公式
3.1.4 .insert_cols()和.insert_rows():插入空行和空列
3.1.5 .delete_rows()和.delete_cols():删除行和列
3.1.6 .move_range():移动格子
3.1.7 .create_sheet():创建新的 sheet 表格
3.1.8 .remove():删除某个 sheet 表
3.1.9 .copy_worksheet():复制一个 sheet 表到另外一张 excel 表
3.1.10 sheet.title:修改 sheet 表的名称
3.1.11 创建新的 excel 表格文件
3.1.12 sheet.freeze_panes:冻结窗口
4 批量调整字体和样式
4.1 修改字体样式
4.2 获取表格中格子的字体样式
4.3 设置对齐样式
4.4 设置边框样式
4.5 设置填充样式
4.6 设置行高和列宽
4.7 合并单元格
1 Excel表格
1.1 表格述语
1.2 表格示例
2 python打开及读取表格内容2.1打开Excel表格并获取表格名称
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
print(workbook.sheetnames)
2.2 通过sheet名称获取表格
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook["1班"]
print(sheet)
2.3 获取表格的尺寸大小(几行几列数据)
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook["1班"]
print(sheet.dimensions)
2.4 获取表格内某个格子的数据
2.4.1 sheet["A1"]方式
from openpyxl import load_workbook
"""
workbook.active 打开激活的表格;
sheet["A1"] 获取 A1 格子的数据;
cell.value 获取格子中的值;
"""
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell1 = sheet["D2"]
cell2 = sheet["A7"]
print(cell1.value, cell2.value)
2.4.2 sheet.cell(row=, column=)方式
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell1 = sheet.cell(row = 2,column = 4)
cell2 = sheet.cell(row = 7,column = 1)
print(cell1.value, cell2.value)
2.5 获取某个格子的行数、列数、坐标
from openpyxl import load_workbook
"""
.row 获取某个格子的行数;
.columns 获取某个格子的列数;
.corordinate 获取某个格子的坐标;
"""
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell1 = sheet["D2"]
cell2 = sheet["A7"]
print(cell1.value, cell1.row, cell1.column, cell1.coordinate)
print(cell2.value, cell2.row, cell2.column, cell2.coordinate)
2.6 获取一系列格子
2.6.1 sheet[]方式
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
# 获取 A2:X2 区域的值
cell = sheet["A2:X2"]
print(cell)
for i in cell:
for j in i:
print(j.value)
特别地:如果我们只想获取“D列”,或者获取“D-F列”,可以采取如下方式:
# 获取 D 列的数据
print(sheet["D"])
# 获取 D,E,F 三列的数据
print(sheet["D:F"])
# 只获取第 5 行的数据
print(sheet[5])
2.6.2 .iter_rows()方式
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
# 按行获取值
for i in sheet.iter_rows(min_row=3, max_row=5, min_col=4, max_col=7):
for j in i:
print(j.value)
# 按列获取值
for i in sheet.iter_cols(min_row=3, max_row=5, min_col=4, max_col=7):
for j in i:
print(j.value)
2.6.3 sheet.rows()
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
for i in sheet.rows:
print(i)
3 python向excel中写入某些内容
3.1 修改表格中的内容
3.1.1 向某个格子中写入内容并保存
"""
注意:我们将“D2”单元格的数据改为了“总成绩”,并另存为了“new_score.xlsx”文件。 如果我们保存的时候,不修改表名,相当于直接修改源文件;
"""
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet["D2"] = "总成绩" # 或 cell = sheet["D2"] cell.value = "总成绩"
workbook.save(filename = "new_score.xlsx")
3.1.2 .append():向表格中插入行数据
.append()方式:会在表格已有的数据后面,增添这些数(按行插入)
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
data = [
["14770", "张三", "高147班", "320", "70", "688"],
["14771", "李四", "高147班", "315", "71", "700"],
["14772", "王五", "高147班", "300", "72", "713"],
]
for row in data:
sheet.append(row)
workbook.save(filename = "E:/new_score1.xlsx")
3.1.3 在 python 中使用 excel 函数公式
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet["C3"] = "高1班"
for i in range(3,53):
sheet["D{}".format(i)] = '=COUNTIF(D{}:D{}, ">300")'.format(i,i)
print(sheet["D{}".format(i)])
workbook.save(filename = "E:/new_score2.xlsx")
from openpyxl.utils import FORMULAE
print(FORMULAE)
3.1.4 .insert_cols()和.insert_rows():插入空行和空列
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet.insert_cols(idx=4,amount=2)
sheet.insert_rows(idx=5,amount=4)
workbook.save(filename = "E:/new_score3.xlsx")
3.1.5 .delete_rows()和.delete_cols():删除行和列
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
# 删除第2列,第2行
sheet.delete_cols(idx=2)
sheet.delete_rows(idx=2)
workbook.save(filename = "E:/new_score4.xlsx")
3.1.6 .move_range():移动格子
.move_range("数据区域",rows=,cols=):正整数为向下或向右、负整数为向左或向上
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
# 向左移动一列,向下移动一行
sheet.move_range("D3:X7",rows=1,cols=-1)
workbook.save(filename = "E:/new_score5.xlsx")
3.1.7 .create_sheet():创建新的 sheet 表格
.create_sheet("新的 sheet 名"):创建一个新的sheet表
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
print('原:', workbook.sheetnames)
sheet = workbook.active
workbook.create_sheet("4班")
print('现:', workbook.sheetnames)
workbook.save(filename = "E:/new_score6.xlsx")
3.1.8 .remove():删除某个 sheet 表
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
print('原:', workbook.sheetnames)
sheet = workbook.active
sheet = workbook['3班']
workbook.remove(sheet)
print('现:', workbook.sheetnames)
workbook.save(filename = "E:/new_score6.xlsx")
3.1.9 .copy_worksheet():复制一个 sheet 表到另外一张 excel 表
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet = workbook['1班']
workbook.copy_worksheet(sheet)
workbook.save(filename = "E:/new_score7.xlsx")
3.1.10 sheet.title:修改 sheet 表的名称
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet.title = "147班"
print(sheet)
workbook.save(filename = "E:/new_score8.xlsx")
3.1.11 创建新的 excel 表格文件
from openpyxl import Workbook
workbook = Workbook()
sheet = workbook.active
sheet.title = "表格 1"
workbook.save(filename = "新建的 excel 表格")
3.1.12 sheet.freeze_panes:冻结窗口
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet.freeze_panes = "B7"
workbook.save(filename = "E:/new_score9.xlsx")
4 批量调整字体和样式
4.1 修改字体样式
from openpyxl.styles import Font
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell = sheet["A1"]
font = Font(name="微软雅黑",size=20,bold=True,italic=True,color="FF0000")
cell.font = font
workbook.save(filename = "E:/new_score11.xlsx")
4.2 获取表格中格子的字体样式
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell = sheet["A2"]
font = cell.font
print(font.name, font.size, font.bold, font.italic, font.color)
4.3 设置对齐样式
from openpyxl.styles import Alignment
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell = sheet["A1"]
alignment = Alignment(horizontal="center",vertical="center",text_rotation=45,wrap_text=True)
cell.alignment = alignment
workbook.save(filename = "E:/new_score13.xlsx")
4.4 设置边框样式
from openpyxl.styles import Side,Border
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell = sheet["D6"]
side1 = Side(style="thin",color="FF0000")
side2 = Side(style="thick",color="FFFF0000")
border = Border(left=side1,right=side1,top=side2,bottom=side2)
cell.border = border
workbook.save(filename = "E:/new_score14.xlsx")
4.5 设置填充样式
from openpyxl.styles import PatternFill,GradientFill
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
cell_b9 = sheet["D3"]
pattern_fill = PatternFill(fill_type="solid",fgColor="99ccff")
cell_b9.fill = pattern_fill
cell_b10 = sheet["D5"]
gradient_fill = GradientFill(stop=("FFFFFF","99ccff","000000"))
cell_b10.fill = gradient_fill
workbook.save(filename = "E:/new_score15.xlsx")
4.6 设置行高和列宽
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
# 设置第 1 行的高度
sheet.row_dimensions[1].height = 50
# 设置 B 列的宽度
sheet.column_dimensions["B"].width = 20
workbook.save(filename = "E:/new_score16.xlsx")
4.7 合并单元格
from openpyxl import load_workbook
workbook = load_workbook(filename = 'E:/score.xlsx')
sheet = workbook.active
sheet.merge_cells("A3:B53")
# 或 sheet.merge_cells(start_row=7,start_column=1,end_row=8,end_column=3)
workbook.save(filename = "E:/new_score17.xlsx")
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一种结构设计模式,允许在对象中动态添加新行为。它通过创建一个封装器来实现这一目的,即把对象放入一个装饰器类中,然后把这个装饰器类放入另一个装饰器类中,以此类推,形成一个封装器链。这样,我们就可以在不改变原始对象的情况下动态添加新行为或修改原始行为。 在 Java 中,实现装饰器设计模式的步骤如下: 定义一个接口或抽象类作为被装饰对象的基类。 公共接口 Component { void operation; } } 在本例中,我们定义了一个名为 Component 的接口,该接口包含一个名为 operation 的抽象方法,该方法定义了被装饰对象的基本行为。 定义一个实现基类方法的具体装饰对象。 公共类 ConcreteComponent 实现 Component { public class ConcreteComponent implements Component { @Override public void operation { System.out.println("ConcreteComponent is doing something...") ; } } 定义一个抽象装饰器类,该类继承于基类,并将装饰对象作为一个属性。 公共抽象类装饰器实现组件 { protected Component 组件 public Decorator(Component component) { this.component = component; } } @Override public void operation { component.operation; } } } 在这个示例中,我们定义了一个名为 Decorator 的抽象类,它继承了 Component 接口,并将被装饰对象作为一个属性。在操作方法中,我们调用了被装饰对象上的同名方法。 定义一个具体的装饰器类,继承自抽象装饰器类并实现增强逻辑。 公共类 ConcreteDecoratorA extends Decorator { public ConcreteDecoratorA(Component 组件) { super(component); } } public void operation { super.operation System.out.println("ConcreteDecoratorA 正在添加新行为......") ; } } 在本例中,我们定义了一个名为 ConcreteDecoratorA 的具体装饰器类,它继承自装饰器抽象类,并实现了操作方法的增强逻辑。在操作方法中,我们首先调用被装饰对象上的同名方法,然后添加新行为。 使用装饰器增强被装饰对象。 公共类 Main { public static void main(String args) { Component 组件 = new ConcreteComponent; component = new ConcreteDecoratorA(component); 组件操作 } } 在这个示例中,我们首先创建了一个被装饰对象 ConcreteComponent,然后通过 ConcreteDecoratorA 类创建了一个装饰器,并将被装饰对象作为参数传递。最后,调用装饰器的操作方法,实现对被装饰对象的增强。 使用场景 在 Java 中,装饰器模式被广泛使用,尤其是在 I/O 中。Java 中的 I/O 库使用装饰器模式实现了不同数据流之间的转换和增强。 让我们打开文件 a.txt,从中读取数据。InputStream 是一个抽象类,FileInputStream 是专门用于读取文件流的子类。BufferedInputStream 是一个支持缓存的数据读取类,可以提高数据读取的效率,具体代码如下: @Test public void testIO throws Exception { InputStream inputStream = new FileInputStream("C:/bbb/a.txt"); // 实现包装 inputStream = new BufferedInputStream(inputStream); byte bytes = new byte[1024]; int len; while((len = inputStream.read(bytes)) != -1){ System.out.println(new String(bytes, 0, len)); } } } } 其中 BufferedInputStream 对读取数据进行了增强。 这样看来,装饰器设计模式和代理模式似乎有点相似,接下来让我们讨论一下它们之间的区别。 第三,与代理模式的区别: 代理模式的目的是控制对对象的访问,它在对象外部提供一个代理对象来控制对原对象的访问。代理对象和原始对象通常实现相同的接口或继承相同的类,以确保两者可以相互替换。 装饰器模式的目的是动态增强对象的功能,而这是通过对象内部的包装器来实现的。在装饰器模式中,装饰器类和被装饰对象通常实现相同的接口或继承自相同的类,以确保两者可以相互替代。装饰器模式也被称为封装器模式。 在代理模式中,代理类附加了与原类无关的功能。
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[姿势估计] 实践记录:使用 Dlib 和 mediapipe 进行人脸姿势估计 - 本文重点介绍方法 2):方法 1:基于深度学习的方法:。 基于深度学习的方法:基于深度学习的方法利用深度学习模型,如卷积神经网络(CNN)或递归神经网络(RNN),直接从人脸图像中学习姿势估计。这些方法能够学习更复杂的特征表征,并在大规模数据集上取得优异的性能。方法二:基于二维校准信息估计三维姿态信息(计算机视觉 PnP 问题)。 特征点定位:人脸姿态估计的第一步是通过特征点定位来检测和定位人脸的关键点,如眼睛、鼻子和嘴巴。这些关键点提供了人脸的局部结构信息,可用于后续的姿势估计。 旋转表示:常见的旋转表示方法包括欧拉角和旋转矩阵。欧拉角通过三个旋转角度(通常是俯仰、偏航和滚动)描述头部的旋转姿态。旋转矩阵是一个 3x3 矩阵,表示头部从一个坐标系到另一个坐标系的变换。 三维模型重建:根据特征点的定位结果,三维人脸模型可用于姿势估计。通过将人脸的二维图像映射到三维模型上,可以估算出人脸的旋转和平移信息。这就需要建立人脸的三维模型,然后通过优化方法将模型与特征点对齐,从而获得姿势估计结果。 特征点定位 特征点定位是用于检测人脸关键部位的五官基础部分,还有其他更多的特征点表示方法,大家可以参考我上一篇文章中介绍的特征点检测方案实践:人脸校正二次定位操作来解决人脸校正的问题,客户在检测关键点的代码上略有修改,坐标转换部分客户见上图 def get_face_info(image). img_copy = image.copy image.flags.writeable = False image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB) results = face_detection.process(image) # 在图像上绘制人脸检测注释。 image.flags.writeable = True image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2BGR) box_info, facial = None, None if results.detections: for detection in results. for detection in results.detections: mp_drawing.Drawing.detection = 无 mp_drawing.draw_detection(image, detection) 面部 = detection.location_data.relative_keypoints 返回面部 在上述代码中,返回的数据是五官(6 个关键点的坐标),这是用 mediapipe 库实现的,下面我们可以尝试用另一个库:dlib 来实现。 使用 dlib 使用 Dlib 库在 Python 中实现人脸关键点检测的步骤如下: 确保已安装 Dlib 库,可使用以下命令: pip install dlib 导入必要的库: 加载 Dlib 的人脸检测器和关键点检测器模型: 读取图像并将其灰度化: 使用人脸检测器检测图像中的人脸: 对检测到的人脸进行遍历,并使用关键点检测器检测人脸关键点: 显示绘制了关键点的图像: 以下代码将参数 landmarks_part 添加到要返回的关键点坐标中。
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FlippedNormals FlippedNormal 是一个提供计算机图形和 3D 资产的市场,您可以找到许多用于雕刻、建模、纹理、概念艺术、3D 模型、游戏资产或课程的高级资产! 使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 32. NASA 3D NASA 3D网站是一个在线门户,提供与太空和各种NASA任务相关的大量三维模型和模拟。该网站是用户友好的,并提供有关每个型号的详细信息。该网站允许用户探索和下载几种不同格式的模型,包括 OBJ、STL 和 FBX,只需单击下载按钮即可。 使用说明: 要下载模型,只需单击模型页面上的下载按钮并选择所需的格式。 33. 3DAGOGO (Astroprint) 3DAGOGO 是一个提供广泛 3D 模型的网站,包括角色、车辆和建筑物。3DAGOGO 的独特功能之一是它专注于适合 3D 打印的模型,使其成为希望创建物理原型或模型的设计师的绝佳资源。要使用 3DAGOGO,设计师只需在网站上搜索他们正在寻找的模型类型,然后下载 STL 格式的文件。 使用说明: 要使用 3DAGOGO,只需搜索所需的 3D 模型类型并下载 STL 格式的文件。根据需要自定义模型,并确保在将其用于商业目的之前检查使用权限。 34. FreeCAD FreeCAD是一款了不起的3D建模软件,可让您在计算机上创建令人难以置信的3D设计。该软件可免费下载和使用,它提供了广泛的工具和功能,可用于创建用于各种目的的3D模型。 该网站易于浏览,您可以找到开始使用FreeCAD的所有必要信息。此外,该网站还提供一系列教程和指南,可帮助您了解 3D 建模的来龙去脉。 使用说明: 要下载模型,请访问网站并从库中选择所需的模型。该网站还提供了一系列使用该软件的教程和指南。 35. Pinshape Pinshape是一个提供一系列3D打印模型的网站。网站上提供的型号质量很高,因此您可以确保您的最终印刷产品看起来很棒。该网站提供了广泛的模型,包括从家居用品到小雕像和珠宝的所有物品。 但这还不是Pinshape所能提供的全部!该网站还允许用户上传和共享自己的3D模型。这意味着您不仅可以下载出色的模型,还可以通过分享自己的设计为社区做出贡献。此外,Pinshape 提供了一系列自定义选项,因此您可以调整和调整模型以满足您的特定需求。 使用说明: 要下载模型,请在网站上创建一个帐户,搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还为每种型号提供了一系列定制选项。 36.Yeggi Yeggi 提供了大量免费的 3D 模型,您可以下载各种格式的模型,例如 STL、OBJ 和 FBX。该网站易于使用,您可以按关键字、类别或特定网站搜索模型。 Yeggi 对于任何寻找 3D 模型的人来说都是一个很好的资源。它提供了大量的模型集合,从日常物品到复杂的机械,以及介于两者之间的一切。该网站的收藏量在不断增长,每天都有新的型号增加。 使用说明: 要下载模型,请在网站上搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还提供指向托管模型的原始网站的链接。 37. Open3DModel 来自开放3D模型的图像 Open3DModel具有各种类别的模型,包括建筑,车辆和角色。无论您需要建筑物,汽车还是人的3D模型,都可以在此网站上找到。 该网站易于浏览,您可以按类别或关键字搜索模型。每个模型都附带预览图像和详细信息,例如文件格式、大小和多边形数量。此信息可以帮助您选择适合您需求的模型。 使用说明: 要下载模型,请访问网站,从库中选择所需的模型,然后单击下载按钮。 使用最好的 3D 资产管理工具简化您的 3D 制作流程。立即试用它们,将您的 3D 项目提升到一个新的水平! 38. 3DExport 对于那些为其 3D 设计项目寻找 3D 模型、纹理和其他资源的人来说,该平台是一个很好的资源。该网站有大量模型可供选择,包括 3D 打印对象、游戏资产等。用户可以按类别、文件格式或价格范围浏览,以找到适合其项目的完美资源。此外,3DExport 还提供一系列教程和其他 3D 资源,以帮助用户提高技能并创建更令人印象深刻的设计。 使用说明: 要使用 3DExport,只需创建一个帐户并浏览可用型号。您可以按类别、格式和价格进行搜索,以找到所需的型号。找到喜欢的模型后,只需下载它并开始在您的项目中使用它。 39.Blend Swap Blend Swap是一个社区驱动的市场,提供与Blender软件兼容的各种免费3D模型。该平台允许用户共享和下载模型、纹理和其他资产,以便在他们的项目中使用。 使用说明: 创建免费帐户后,您可以浏览社区上传的大量3D模型。当您找到要使用的一个时,只需下载它并将其导入您选择的 3D 软件即可。 40. 3DShook 3DShook 是一个高级 3D 模型市场,提供一系列用于建筑、游戏等各个行业的高质量模型。该平台提供基于订阅的模型,具有不同的定价计划,允许用户访问一系列模型。 使用说明: 注册免费帐户后,只需浏览3D模型库,选择您喜欢的模型,然后以您需要的格式下载它们。 41. Smithsonian X 3D 史密森尼 X 3D 对于正在寻找历史文物和文物的高质量 3D 模型的设计师来说,这是一个独特的资源。该平台提供了大量3D模型,这些模型是根据史密森尼博物馆和研究中心中的真实物体扫描创建的。 使用说明:
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windows下进程间通信的(13种方法)-摘 要 本文讨论了进程间通信与应用程序间通信的含义及相应的实现技术,并对这些技术的原理、特性等进行了深入的分析和比较。 ---- 关键词 信号 管道 消息队列 共享存储段 信号灯 远程过程调用 Socket套接字 MQSeries 1 引言 ---- 进程间通信的主要目的是实现同一计算机系统内部的相互协作的进程之间的数据共享与信息交换,由于这些进程处于同一软件和硬件环境下,利用操作系统提供的的编程接口,用户可以方便地在程序中实现这种通信;应用程序间通信的主要目的是实现不同计算机系统中的相互协作的应用程序之间的数据共享与信息交换,由于应用程序分别运行在不同计算机系统中,它们之间要通过网络之间的协议才能实现数据共享与信息交换。进程间通信和应用程序间通信及相应的实现技术有许多相同之处,也各有自己的特色。即使是同一类型的通信也有多种的实现方法,以适应不同情况的需要。 ---- 为了充分认识和掌握这两种通信及相应的实现技术,本文将就以下几个方面对这两种通信进行深入的讨论:问题的由来、解决问题的策略和方法、每种方法的工作原理和实现、每种实现方法的特点和适用的范围等。 2 进程间的通信及其实现技术 ---- 用户提交给计算机的任务最终都是通过一个个的进程来完成的。在一组并发进程中的任何两个进程之间,如果都不存在公共变量,则称该组进程为不相交的。在不相交的进程组中,每个进程都独立于其它进程,它的运行环境与顺序程序一样,而且它的运行环境也不为别的进程所改变。运行的结果是确定的,不会发生与时间相关的错误。 ---- 但是,在实际中,并发进程的各个进程之间并不是完全互相独立的,它们之间往往存在着相互制约的关系。进程之间的相互制约关系表现为两种方式: ---- (1) 间接相互制约:共享CPU ---- (2) 直接相互制约:竞争和协作 ---- 竞争——进程对共享资源的竞争。为保证进程互斥地访问共享资源,各进程必须互斥地进入各自的临界段。 ---- 协作——进程之间交换数据。为完成一个共同任务而同时运行的一组进程称为同组进程,它们之间必须交换数据,以达到协作完成任务的目的,交换数据可以通知对方可以做某事或者委托对方做某事。 ---- 共享CPU问题由操作系统的进程调度来实现,进程间的竞争和协作由进程间的通信来完成。进程间的通信一般由操作系统提供编程接口,由程序员在程序中实现。UNIX在这个方面可以说最具特色,它提供了一整套进程间的数据共享与信息交换的处理方法——进程通信机制(IPC)。因此,我们就以UNIX为例来分析进程间通信的各种实现技术。 ---- 在UNIX中,文件(File)、信号(Signal)、无名管道(Unnamed Pipes)、有名管道(FIFOs)是传统IPC功能;新的IPC功能包括消息队列(Message queues)、共享存储段(Shared memory segment)和信号灯(Semapores)。 ---- (1) 信号 ---- 信号机制是UNIX为进程中断处理而设置的。它只是一组预定义的值,因此不能用于信息交换,仅用于进程中断控制。例如在发生浮点错、非法内存访问、执行无效指令、某些按键(如ctrl-c、del等)等都会产生一个信号,操作系统就会调用有关的系统调用或用户定义的处理过程来处理。 ---- 信号处理的系统调用是signal,调用形式是: ---- signal(signalno,action) ---- 其中,signalno是规定信号编号的值,action指明当特定的信号发生时所执行的动作。 ---- (2) 无名管道和有名管道 ---- 无名管道实际上是内存中的一个临时存储区,它由系统安全控制,并且独立于创建它的进程的内存区。管道对数据采用先进先出方式管理,并严格按顺序操作,例如不能对管道进行搜索,管道中的信息只能读一次。 ---- 无名管道只能用于两个相互协作的进程之间的通信,并且访问无名管道的进程必须有共同的祖先。 ---- 系统提供了许多标准管道库函数,如: pipe——打开一个可以读写的管道; close——关闭相应的管道; read——从管道中读取字符; write——向管道中写入字符; ---- 有名管道的操作和无名管道类似,不同的地方在于使用有名管道的进程不需要具有共同的祖先,其它进程,只要知道该管道的名字,就可以访问它。管道非常适合进程之间快速交换信息。 ---- (3) 消息队列(MQ) ---- 消息队列是内存中独立于生成它的进程的一段存储区,一旦创建消息队列,任何进程,只要具有正确的的访问权限,都可以访问消息队列,消息队列非常适合于在进程间交换短信息。 ---- 消息队列的每条消息由类型编号来分类,这样接收进程可以选择读取特定的消息类型——这一点与管道不同。消息队列在创建后将一直存在,直到使用msgctl系统调用或iqcrm -q命令删除它为止。 ---- 系统提供了许多有关创建、使用和管理消息队列的系统调用,如: ---- int msgget(key,flag)——创建一个具有flag权限的MQ及其相应的结构,并返回一个唯一的正整数msqid(MQ的标识符); ---- int msgsnd(msqid,msgp,msgsz,msgtyp,flag)——向队列中发送信息; ---- int msgrcv(msqid,cmd,buf)——从队列中接收信息; ---- int msgctl(msqid,cmd,buf)——对MQ的控制操作; ---- (4) 共享存储段(SM) ---- 共享存储段是主存的一部分,它由一个或多个独立的进程共享。各进程的数据段与共享存储段相关联,对每个进程来说,共享存储段有不同的虚拟地址。系统提供的有关SM的系统调用有: ---- int shmget(key,size,flag)——创建大小为size的SM段,其相应的数据结构名为key,并返回共享内存区的标识符shmid; ---- char shmat(shmid,address,flag)——将当前进程数据段的地址赋给shmget所返回的名为shmid的SM段; ---- int shmdr(address)——从进程地址空间删除SM段; ---- int shmctl (shmid,cmd,buf)——对SM的控制操作; ---- SM的大小只受主存限制,SM段的访问及进程间的信息交换可以通过同步读写来完成。同步通常由信号灯来实现。SM非常适合进程之间大量数据的共享。 ---- (5) 信号灯 ---- 在UNIX中,信号灯是一组进程共享的数据结构,当几个进程竞争同一资源时(文件、共享内存或消息队列等),它们的操作便由信号灯来同步,以防止互相干扰。 ---- 信号灯保证了某一时刻只有一个进程访问某一临界资源,所有请求该资源的其它进程都将被挂起,一旦该资源得到释放,系统才允许其它进程访问该资源。信号灯通常配对使用,以便实现资源的加锁和解锁。 ---- 进程间通信的实现技术的特点是:操作系统提供实现机制和编程接口,由用户在程序中实现,保证进程间可以进行快速的信息交换和大量数据的共享。但是,上述方式主要适合在同一台计算机系统内部的进程之间的通信。 3 应用程序间的通信及其实现技术 ---- 同进程之间的相互制约一样,不同的应用程序之间也存在竞争和协作的关系。UNIX操作系统也提供一些可用于应用程序之间实现数据共享与信息交换的编程接口,程序员可以通过自己编程来实现。如远程过程调用和基于TCP/IP协议的套接字(Socket)编程。但是,相对普通程序员来说,它们涉及的技术比较深,编程也比较复杂,实现起来困难较大。 ---- 于是,一种新的技术应运而生——通过将有关通信的细节完全掩盖在某个独立软件内部,即底层的通讯工作和相应的维护管理工作由该软件内部来实现,用户只需要将通信任务提交给该软件去完成,而不必理会它的具体工作过程——这就是所谓的中间件技术。 ---- 我们在这里分别讨论这三种常用的应用程序间通信的实现技术——远程过程调用、会话编程技术和MQSeries消息队列技术。其中远程过程调用和会话编程属于比较低级的方式,程序员参与的程度较深,而MQSeries消息队列则属于比较高级的方式,即中间件方式,程序员参与的程度较浅。 ---- 4.1 远程过程调用(RPC)
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标题:一文搞定Redis面试,附Redis面试大纲+常见Redis面试题-一、基础篇 快速上手 ①. 什么是redis ②. 为什么使用redis ③. 安装 ④. 基本使用(常见数据结构的命令) Java操作redis ①. Jedis ②. SpringBoot 启动redis的方式 ①. 配置文件 ②. 生产环境启动方案 二、进阶篇 redis实现session共享 redis缓存的使用 ①. 注解式 ②. Spring Cache 数据库和缓存双写一致性问题——穿透 redis实现附近的人 redis实现计数器 redis事务 redis分布式锁的使用 redis集群 redis实现延时队列 redis实现限流 redis实现布隆过滤器 发布订阅 redis优化 三、原理篇 redis单线程为什么性能好 数据类型的底层实现 持久化机制 过期策略 内存淘汰 redis优化 哨兵模
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