协程及Python中的协程,,阅读目录1 协程2
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1 协程2 Python中如何实现协程回到顶部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
回到顶部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 = yield12 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 = 019 while n < 5:20 n += 121 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:
2.2greenlet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test210 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()
协程及Python中的协程
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