python 協程（單線程中的非同步呼叫）（轉廖雪峰老師python教程）

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協程，又稱微線程，纖程。英文名Coroutine。

協程的概念很早就提出來了，但直到最近幾年才在某些語言（如Lua）中得到廣泛應用。

子程式，或者稱為函數，在所有語言中都是層級調用，比如A調用B，B在執行過程中又調用了C，C執行完畢返回，B執行完畢返回，最後是A執行完畢。

所以子程式調用是通過棧實現的，一個線程就是執行一個子程式。

子程式調用總是一個入口，一次返回，調用順序是明確的。而協程的調用和子程式不同。

協程看上去也是子程式，但執行過程中，在子程式內部可中斷，然後轉而執行別的子程式，在適當的時候再返回來接著執行。

注意，在一個子程式中中斷，去執行其他子程式，不是函數調用，有點類似CPU的中斷。比如子程式A、B：

def A():    print ‘1‘    print ‘2‘    print ‘3‘def B():    print ‘x‘    print ‘y‘    print ‘z‘

假設由協程執行，在執行A的過程中，可以隨時中斷，去執行B，B也可能在執行過程中中斷再去執行A，結果可能是：

12xy3z

但是在A中是沒有調用B的，所以協程的調用比函數調用理解起來要難一些。

看起來A、B的執行有點像多線程，但協程的特點在於是一個線程執行，那和多線程比，協程有何優勢？

最大的優勢就是協程極高的執行效率。因為子程式切換不是線程切換，而是由程式自身控制，因此，沒有線程切換的開銷，和多線程比，線程數量越多，協程的效能優勢就越明顯。

第二大優勢就是不需要多線程的鎖機制，因為只有一個線程，也不存在同時寫變數衝突，在協程中控制共用資源不加鎖，只需要判斷狀態就好了，所以執行效率比多線程高很多。

因為協程是一個線程執行，那怎麼利用多核CPU呢？最簡單的方法是多進程+協程，既充分利用多核，又充分發揮協程的高效率，可獲得極高的效能。

Python對協程的支援還非常有限，用在generator中的yield可以一定程度上實現協程。雖然支援不完全，但已經可以發揮相當大的威力了。（gevent）

來看例子：

傳統的生產者-消費者模型是一個線程寫訊息，一個線程取訊息，通過鎖機制控制隊列和等待，但一不小心就可能死結。

如果改用協程，生產者生產訊息後，直接通過yield跳轉到消費者開始執行，待消費者執行完畢後，切換回生產者繼續生產，效率極高：

import timedef consumer():    r = ‘‘    while True:        n = yield r        if not n:            return        print(‘[CONSUMER] Consuming %s...‘ % n)        time.sleep(1)        r = ‘200 OK‘def produce(c):    c.next()    n = 0    while n < 5:        n = n + 1        print(‘[PRODUCER] Producing %s...‘ % n)        r = c.send(n)        print(‘[PRODUCER] Consumer return: %s‘ % r)    c.close()if __name__==‘__main__‘:    c = consumer()    produce(c)

執行結果：

[PRODUCER] Producing 1...[CONSUMER] Consuming 1...[PRODUCER] Consumer return: 200 OK[PRODUCER] Producing 2...[CONSUMER] Consuming 2...[PRODUCER] Consumer return: 200 OK[PRODUCER] Producing 3...[CONSUMER] Consuming 3...[PRODUCER] Consumer return: 200 OK[PRODUCER] Producing 4...[CONSUMER] Consuming 4...[PRODUCER] Consumer return: 200 OK[PRODUCER] Producing 5...[CONSUMER] Consuming 5...[PRODUCER] Consumer return: 200 OK

注意到consumer函數是一個generator（產生器），把一個consumer傳入produce後：

1. 首先調用c.next()啟動產生器；

2. 然後，一旦生產了東西，通過c.send(n)切換到consumer執行；

3. consumer通過yield拿到訊息，處理，又通過yield把結果傳回；

4. produce拿到consumer處理的結果，繼續生產下一條訊息；

5. produce決定不生產了，通過c.close()關閉consumer，整個過程結束。

整個流程無鎖，由一個線程執行，produce和consumer協作完成任務，所以稱為“協程”，而非線程的搶佔式多任務。

最後套用Donald Knuth的一句話總結協程的特點：

“子程式就是協程的一種特例。”

python 協程（單線程中的非同步呼叫）（轉廖雪峰老師python教程）