python 协程 及其与python多线程的区别和联系

一、协程（coroutine）又称微线程，纤程，是种用户级别的轻量级线程。

协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时候，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，等待切换回来的时候恢复，并从之前保存的寄存器上下文 和 栈继续工作。

并发编程中，协程与 线程类似，每个协程表示一个执行单元，有自己的本地数据，与其他协程共享全局数据及资源池。

协程需要操作员单独写调度逻辑，对CPU来说，协程也就是单线程，因此CPU 不需要考虑怎么调度、切换上下文，省去了CPU开销，所以，协程又在一定程度上好于多线程。

二、python中实现协程：

python使用yield 提供对协程的基本支持，但是，第三方的 gevent库能更好地提供该服务，gevent有比较完善的协程支持。

geve 是基于协程的python网络函数库，使用greenlet 在libev事件循环顶部提供一个有高级别并发性的API。

特点：

（1）基于libev 的快速事件循环，Linux上的epoll机制。

（2）基于greenlet的轻量级执行单元。

（3）API 复用了python标准库的内容。

（4）支持SSL的协作式sockets。

（5）可以通过线程池或者c-ares 实现DNS查询。

（6）通过 monkey patching功能使得第三方模块编程协作式。

gevent支持协程，其实也可以说是greenlet实现的工作切换。

greenlet工作流程如下：如果访问网路的I/O操作出现阻塞时，greenlet就显式切换到另外一个没有被阻塞的代码段执行，直到原先的阻塞状态消失后，再自动切换会原来的代码段继续处理。 可以说，greenlet是在更合理地安排串行工作方式。

同时，由于IO 操作比较耗时，经常是程序处于等待状态，gevent自动切换协程后，能够保证总有greenlet在运行，而不需要等待IO完成，这是协程比一般多线程效率高的原因。

IO操作是自动完成的，所以gevent 需要修改python的一些自带标准库，将一些常见的阻塞，如：socket、select等地方实现协程跳转，这一过程可以通过monkey patch完成。

如下代码可以显示 gevent的使用流程：（python版本： 3.6 操作系统环境: windows10）

gevent的spawn方法可以看做是用来形成协程，joinall 方法相当于添加协程任务并启动运行。由结果可以看到，3个网络请求并发执行，而且结束顺序却不一致，但是却只有一个线程。

gevent还提供池。如果拥有动态数量的 greenlet需要进行并发管理，可以使用池 来处理大量的网络请求 及 IO操作。

如下是 gevent的pool对象，修改如上的多网络请求示例：

由结果来看，Pool 对象对协程的并发数量进行了管理，先访问前两个，当其中一个任务完成了，再继续执行第三个请求。