管道

管道通信是基于文件描述符的，因此它的效率相对较高。在大多数情况下，管道的通信速度与数据量和数据类型的关系不大。它的传输速度取决于内存或磁盘I/O的上限。
管道是最简单的进程间通信方式之一，它是Unix系统中的一种进程间通信方法，因此在Unix和类Unix系统（如Linux）中常用（windows系统也可通过os.pipe()来使用管道通信）
管道只支持单向通信：一个进程只能将数据写入管道，另一个进程从管道读取数据。如果需要双向通信，就需要创建两个管道。
管道通常用于父子进程之间的通信，其中一个进程（通常是子进程）需要接收并处理来自父进程的数据。
安全性：如果两个进程（或线程）同时尝试读取或写入管道的同一端会损坏。当然，在不同进程中同时使用管道的不同端的情况下不存在损坏的风险。

# linux环境下管道实现
from multiprocessing import Process, Pipe

def f(conn):
    conn.send([42, None, 'hello'])
    conn.close()

if __name__ == '__main__':
    # 子进程向父进程发送消息
    parent_conn, child_conn = Pipe()
    p = Process(target=f, args=(child_conn,))
    p.start()
    print(parent_conn.recv())   # prints "[42, None, 'hello']"
    p.join()

队列

队列是一种更复杂的进程间通信机制，它允许进程之间进行双向通信。
队列有并发访问控制机制，支持多生产者和多消费者的并发访问。
队列通信通常比管道通信更复杂，因为它需要更多的同步和数据复制操作。如果多个进程或线程同时访问队列，那么队列的通信效率可能会受到影响。
当一个对象被放入一个队列中时，这个对象首先会被一个后台线程用 pickle 序列化（在进程间传递图片时序列化和反序列化会带来较多CPU消耗），并将序列化后的数据通过一个底层管道的管道传递到队列中。

from multiprocessing import Process, Queue

def f(q):
    q.put([42, None, 'hello'])

if __name__ == '__main__':
    q = Queue()
    p = Process(target=f, args=(q,))
    p.start()
    print(q.get())    # prints "[42, None, 'hello']"
    p.join()

共享内存

使用多进程时，一般使用消息机制实现进程间通信，尽可能避免使用同步原语，例如锁。而不使用锁的情况下，来自于多进程的输出很容易产生混淆，因此在进行并发编程时，通常最好尽量避免使用共享状态，尤其在使用多个进程时。
这种类型的的共享内存允许不同进程读写一片公共（或者共享）的易失性存储区域。一般来说，进程被限制只能访问属于自己进程空间的内存，但是共享内存允许跨进程共享数据，从而避免通过进程间发送消息的形式传递数据。与通过磁盘、套接字或者其他要求序列化、反序列化和复制数据的共享形式相比，直接通过内存共享数据拥有更出色的性能。
可以使用 Value 或 Array 将数据存储在共享内存映射中

from multiprocessing import Process, Value, Array

def f(n, a):
    n.value = 3.1415927
    for i in range(len(a)):
        a[i] = -a[i]

if __name__ == '__main__':
    num = Value('d', 0.0)
    arr = Array('i', range(10))

    p = Process(target=f, args=(num, arr))
    p.start()
    p.join()

    print(num.value)
    print(arr[:])

三种方式对比

	管道	队列	共享内存
通信方式	单向通信	并发访问	需加锁控制数据
是否需要序列化	基础数据类型不需要，复杂数据类型需要	基础数据类型不需要，复杂数据类型需要	不需要
通信速度	基于文件描述符速度较快	数据量较小时速度较快	数据可以省去序列化步骤从而有更快的通信速度
应用场景	进程间数据交互关系较为单一	数据量较小但数据交互关系较为复杂	序列化操作复杂且数据修改较少

补充：服务进程

由 Manager() 返回的管理器对象控制一个服务进程，该进程保存Python对象并允许其他进程使用代理操作它们。
Manager() 返回的管理器支持类型： list 、 dict 、 Namespace 、 Lock 、 RLock 、 Semaphore 、 BoundedSemaphore 、 Condition 、 Event 、 Barrier 、 Queue 、 Value 和 Array 。
使用服务进程的管理器比使用共享内存对象更灵活，因为它们可以支持任意对象类型。此外，单个管理器可以通过网络由不同计算机上的进程共享。但是，它们比使用共享内存慢。

from multiprocessing import Process, Manager

def f(d, l):
    d[1] = '1'
    d['2'] = 2
    d[0.25] = None
    l.reverse()

if __name__ == '__main__':
    with Manager() as manager:
        d = manager.dict()
        l = manager.list(range(10))

        p = Process(target=f, args=(d, l))
        p.start()
        p.join()

        print(d)  # {0.25: None, 1: '1', '2': 2}
        print(l)  # [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

文档参考：docs.python.org/zh-cn/3.9/l…

个人学习，如有谬误，欢迎指正。

Python中的进程间通信——管道、队列和共享内存

管道

队列

共享内存

三种方式对比

补充：服务进程