协程及Python中的协程
1 协程
1.1协程的概念
协程，又称微线程，纤程。英文名Coroutine。一句话说明什么是线程：协程是一种用户态的轻量级线程。（其实并没有说明白~）
我觉得单说协程，比较抽象，如果对线程有一定了解的话，应该就比较好理解了。
那么这么来理解协程比较容易：
线程是系统级别的，它们是由操作系统调度；协程是程序级别的，由程序员根据需要自己调度。我们把一个线程中的一个个函数叫做子程序，那么子程序在执行过程中可以中断去执行别的子程序；别的子程序也可以中断回来继续执行之前的子程序，这就是协程。也就是说同一线程下的一段代码<1>执行着执行着就可以中断，然后跳去执行另一段代码，当再次回来执行代码块<1>的时候，接着从之前中断的地方开始执行。
比较专业的理解是：
协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此：协程能保留上一次调用时的状态（即所有局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置。
1.2 协程的优缺点
协程的优点：
（1）无需线程上下文切换的开销，协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能（但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力）
（2）无需原子操作锁定及同步的开销
（3）方便切换控制流，简化编程模型
（4）高并发+高扩展性+低成本：一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。
协程的缺点：
（1）无法利用多核资源：协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写的绝大部分应用都没有这个必要，除非是cpu密集型应用。
（2）进行阻塞（Blocking）操作（如IO时）会阻塞掉整个程序
2 Python中如何实现协程
2.1 yield实现协程
前文所述“子程序（函数）在执行过程中可以中断去执行别的子程序；别的子程序也可以中断回来继续执行之前的子程序”，那么很容易想到Python的yield，显然yield是可以实现这种切换的。
使用yield实现协程操作例子：
1 #! /usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 # Author: "Zing-p"
4 # Date: 2017/5/12
5
6
7 def consumer(name):
8 print("要开始啃骨头了...")
9 while True:
10 print("\033[31;1m[consumer] %s\033[0m " % name)
11 bone = yield
12 print("[%s] 正在啃骨头 %s" % (name, bone))
13
14
15 def producer(obj1, obj2):
16 obj1.send(None) # 启动obj1这个生成器,第一次必须用None <==> obj1.__next__()
17 obj2.send(None) # 启动obj2这个生成器,第一次必须用None <==> obj2.__next__()
18 n = 0
19 while n < 5:
20 n += 1
21 print("\033[32;1m[producer]\033[0m 正在生产骨头 %s" % n)
22 obj1.send(n)
23 obj2.send(n)
24
25
26 if __name__ == '__main__':
27 con1 = consumer("消费者A")
28 con2 = consumer("消费者B")
29 producer(con1, con2)运行的结果：
2.2 greenlet实现协程
Python的 greenlet就相当于手动切换，去执行别的子程序，在“别的子程序”中又主动切换回来。。。
greenlet协程例子： 1 #! /usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from greenlet import greenlet
5 # greenlet 其实就是手动切换；gevent是对greenlet的封装，可以实现自动切换
6
7 def test1():
8 print("123")
9 gr2.switch() # 切换去执行test2
10 print("456")
11 gr2.switch() # 切换回test2之前执行到的位置，接着执行
12
13 def test2():
14 print("789")
15 gr1.switch() # 切换回test1之前执行到的位置，接着执行
16 print("666")
17
18
19 gr1 = greenlet(test1) # 启动一个协程 注意test1不要加()
20 gr2 = greenlet(test2) #
21 gr1.switch()2.3 gevent 实现协程
Gevent 是一个第三方库，可以轻松通过gevent实现协程程，在gevent中用到的主要模式是Greenlet, 它是以C扩展模块形式接入Python的轻量级协程。 Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部，但它们被协作式地调度。
gevent会主动识别程序内部的IO操作，当子程序遇到IO后，切换到别的子程序。如果所有的子程序都进入IO，则阻塞。
协程之gevent例子：
1 #! /usr/bin/env python3
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 import gevent
5
6 def func1():
7 print("func1 running")
8 gevent.sleep(2) # 内部函数实现io操作
9 print("switch func1")
10
11 def func2():
12 print("func2 running")
13 gevent.sleep(1)
14 print("switch func2")
15
16 def func3():
17 print("func3 running")
18 gevent.sleep(0)
19 print("func3 done..")
20
21 gevent.joinall([gevent.spawn(func1),
22 gevent.spawn(func2),
23 gevent.spawn(func3),
24 ])同步与异步性能区别：
1 import gevent
2
3 def task(pid):
4 """
5 Some non-deterministic task
6 """
7 gevent.sleep(0.5)
8 print('Task %s done' % pid)
9
10 def synchronous():
11 for i in range(1,10):
12 task(i)
13
14 def asynchronous():
15 threads = [gevent.spawn(task, i) for i in range(10)]
16 gevent.joinall(threads)
17
18 print('Synchronous:')
19 synchronous()
20
21 print('Asynchronous:')
22 asynchronous() 上面程序的重要部分是将task函数封装到greenlet内部线程的gevent.spawn。 初始化的greenlet列表存放在数组threads中，此数组被传给gevent.joinall 函数，后者阻塞当前流程，并执行所有给定的greenlet。执行流程只会在 所有greenlet执行完后才会继续向下走。
遇到Io阻塞时会切换任务之【爬虫版】
1 #! /usr/bin/env python3
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3
4 from urllib import request
5 import gevent,time
6 from gevent import monkey
7
8 monkey.patch_all() # 把当前程序中的所有io操作都做上标记
9
10 def spider(url):
11 print("GET:%s" % url)
12 resp = request.urlopen(url)
13 data = resp.read()
14 print("%s bytes received from %s.." % (len(data), url))
15
16 urls = [
17 "https://www.python.org/",
18 "https://www.yahoo.com/",
19 "https://github.com/"
20 ]
21
22 start_time = time.time()
23 for url in urls:
24 spider(url)
25 print("同步耗时：",time.time() - start_time)
26
27 async_time_start = time.time()
28 gevent.joinall([
29 gevent.spawn(spider,"https://www.python.org/"),
30 gevent.spawn(spider,"https://www.yahoo.com/"),
31 gevent.spawn(spider,"https://github.com/"),
32 ])
33 print("异步耗时：",time.time() - async_time_start)
34
35 # 最好爬国外网站吧通过gevent实现【单线程】下的多socket并发
server端：
1 import sys
2 import socket
3 import time
4 import gevent
5
6 from gevent import socket,monkey
7 monkey.patch_all()
8
10 def server(port):
11 s = socket.socket()
12 s.bind(('0.0.0.0', port))
13 s.listen(500)
14 while True:
15 cli, addr = s.accept()
16 gevent.spawn(handle_request, cli)
17
19 def handle_request(conn):
20 try:
21 while True:
22 data = conn.recv(1024)
23 print("recv:", data)
24 conn.send(data)
25 if not data:
26 conn.shutdown(socket.SHUT_WR)
27
28 except Exception as ex:
29 print(ex)
30 finally:
31 conn.close()
32 if __name__ == '__main__':
33 server(9999)client端：
1 import socket
2
3 HOST = 'localhost' # The remote host
4 PORT = 9999 # The same port as used by the server
5 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
6 s.connect((HOST, PORT))
7 while True:
8 msg = bytes(input(">>:"),encoding="utf8")
9 s.sendall(msg)
10 data = s.recv(1024)
11 #print(data)
12
13 print('Received', repr(data))
14 s.close()觉得将就点个赞~~
腾讯云开发者
