python之協程

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一、什麼是協程

　　協程又叫微線程，是一個在單一線程下實現並發效果的一個概念，一句話解釋來說就是：協程是一種使用者態的輕量級線程，它可以由使用者自定程式來控制和調度。

　　這其中需要注意的有兩點：

　　　　1. python的線程屬於核心層級的，即由作業系統控制調度（如單線程遇到io或執行時間過長就會被迫交出cpu執行許可權，切換其他線程運行）

　　　　2. 單線程內開啟了協程後，一旦遇到io，就會從應用程式層級（而非作業系統）控制切換，以此來提升效率（非io操作的切換與效率無關）效率無關）

　　所以使用協程有以下優點：

　　　　1. 協程的切換屬於程式層級的切換，開銷更小，作業系統完全感知不到，因而更加輕量級

　　　　2. 單線程內就可以實現並發的效果，最大限度地利用cpu

　　它的缺點是：

　　　　1. 協程的本質是單線程下，無法利用多核，可以是一個程式開啟多個進程，每個進程內開啟多個線程，每個線程內開啟協程

　　　　2. 協程指的是單個線程，因而一旦協程出現阻塞，將會阻塞整個線程

　　總結協程特點：

　　　　1.只能在一個單線程裡實現並發

　　　　2.修改共用資料不需加鎖

　　　　3.使用者程式裡自己儲存多個控制流程的上下文棧

　　　　附加：一個協程遇到IO操作自動切換到其它協程（如何?檢測IO，yield、greenlet都無法實現，就用到了gevent模組（select機制））

二、如何?協程　　1、使用greenlet

　　　　　　使用之前需要先安裝：pip3 install greenlet

from greenlet import greenletdef eat(name):    print(‘%s eat 1‘ %name)    g2.switch(‘egon‘)    print(‘%s eat 2‘ %name)    g2.switch()def play(name):    print(‘%s play 1‘ %name)    g1.switch()    print(‘%s play 2‘ %name)g1=greenlet(eat)g2=greenlet(play)g1.switch(‘egon‘)#可以在第一次switch時傳入參數，以後都不需要

　　單純的切換（在沒有io的情況下或者沒有重複開闢記憶體空間的操作），反而會降低程式的執行速度

#順序執行import timedef f1():    res=1    for i in range(100000000):        res+=idef f2():    res=1    for i in range(100000000):        res*=istart=time.time()f1()f2()stop=time.time()print(‘run time is %s‘ %(stop-start)) #10.985628366470337#切換from greenlet import greenletimport timedef f1():    res=1    for i in range(100000000):        res+=i        g2.switch()def f2():    res=1    for i in range(100000000):        res*=i        g1.switch()start=time.time()g1=greenlet(f1)g2=greenlet(f2)g1.switch()stop=time.time()print(‘run time is %s‘ %(stop-start)) # 52.763017892837524

　　greenlet只是提供了一種便捷的切換方式，當切到一個任務執行時如果遇到io，那就原地阻塞，但無法在遇到IO自動切換來提升效率。

　　單線程裡的這20個任務的代碼通常會既有計算操作又有阻塞操作，我們完全可以在執行任務1時遇到阻塞，就利用阻塞的時間去執行任務2，這就用到了Gevent模組。

　　2、Gevent

　　　　首先安裝Gevent：pip3 install gevent

　　　　- Gevent 是一個第三方庫，可以輕鬆通過gevent實現並發同步或非同步編程，在gevent中用到的主要模式是Greenlet, 它是以C擴充模組形式接入Python的輕量級協程。 Greenlet全部運行在主程式作業系統進程的內部，但它們被協作式地調度。

#用法g1=gevent.spawn(func,1,,2,3,x=4,y=5)建立一個協程對象g1，spawn括弧內第一個參數是函數名，如eat，後面可以有多個參數，可以是位置實參或關鍵字實參，都是傳給函數eat的g2=gevent.spawn(func2)g1.join() #等待g1結束g2.join() #等待g2結束#或者上述兩步合作一步：gevent.joinall([g1,g2])g1.value#拿到func1的傳回值

　　　　- 遇到IO阻塞會自動切換任務

import geventdef eat(name):    print(‘%s eat 1‘ %name)    gevent.sleep(2)    print(‘%s eat 2‘ %name)def play(name):    print(‘%s play 1‘ %name)    gevent.sleep(1)    print(‘%s play 2‘ %name)g1=gevent.spawn(eat,‘egon‘)g2=gevent.spawn(play,name=‘egon‘)g1.join()g2.join()#或者gevent.joinall([g1,g2])print(‘主‘)

　　　　上例gevent.sleep(2)類比的是gevent可以識別的io阻塞,

　　　　而time.sleep(2)或其他的阻塞,gevent是不能直接識別的需要用下面一行代碼,打補丁,就可以識別了

　　　　from gevent import monkey;monkey.patch_all()必須放到被打補丁者的前面，如time，socket模組之前

　　　　或者我們乾脆記憶成：要用gevent，需要將from gevent import monkey;monkey.patch_all()放到檔案的開頭

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import geventimport timedef eat():    print(‘eat food 1‘)    time.sleep(2)    print(‘eat food 2‘)def play():    print(‘play 1‘)    time.sleep(1)    print(‘play 2‘)g1=gevent.spawn(eat)g2=gevent.spawn(play_phone)gevent.joinall([g1,g2])print(‘主‘)

　　3、Gevent之同步與非同步

from gevent import spawn,joinall,monkey;monkey.patch_all()import timedef task(pid):    """    Some non-deterministic task    """    time.sleep(0.5)    print(‘Task %s done‘ % pid)def synchronous():    for i in range(10):        task(i)def asynchronous():    g_l=[spawn(task,i) for i in range(10)]    joinall(g_l)if __name__ == ‘__main__‘:    print(‘Synchronous:‘)    synchronous()    print(‘Asynchronous:‘)    asynchronous()#上面程式的重要部分是將task函數封裝到Greenlet內部線程的gevent.spawn。 初始化的greenlet列表存放在數組threads中，此數組被傳給gevent.joinall 函數，後者阻塞當前流程，並執行所有給定的greenlet。執行流程只會在 所有greenlet執行完後才會繼續向下走。

 　　4、協程應用：爬蟲

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import geventimport requestsimport timedef get_page(url):    print(‘GET: %s‘ %url)    response=requests.get(url)    if response.status_code == 200:        print(‘%d bytes received from %s‘ %(len(response.text),url))start_time=time.time()gevent.joinall([    gevent.spawn(get_page,‘https://www.python.org/‘),    gevent.spawn(get_page,‘https://www.yahoo.com/‘),    gevent.spawn(get_page,‘https://github.com/‘),])stop_time=time.time()print(‘run time is %s‘ %(stop_time-start_time))

 

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