python之协程

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了python之协程相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、什么是协程

  协程又叫微线程,是一个在单一线程下实现并发效果的一个概念,一句话解释来说就是:协程是一种用户态的轻量级线程,它可以由用户自定程序来控制和调度。

  这其中需要注意的有两点:

    1. python的线程属于内核级别的,即由操作系统控制调度(如单线程遇到io或执行时间过长就会被迫交出cpu执行权限,切换其他线程运行)

    2. 单线程内开启了协程后,一旦遇到io,就会从应用程序级别(而非操作系统)控制切换,以此来提升效率(非io操作的切换与效率无关)效率无关)

  所以使用协程有以下优点:

    1. 协程的切换属于程序级别的切换,开销更小,操作系统完全感知不到,因而更加轻量级

    2. 单线程内就可以实现并发的效果,最大限度地利用cpu

  它的缺点是:

    1. 协程的本质是单线程下,无法利用多核,可以是一个程序开启多个进程,每个进程内开启多个线程,每个线程内开启协程

    2. 协程指的是单个线程,因而一旦协程出现阻塞,将会阻塞整个线程

  总结协程特点:

    1.只能在一个单线程里实现并发

    2.修改共享数据不需加锁

    3.用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈

    附加:一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程(如何实现检测IO,yield、greenlet都无法实现,就用到了gevent模块(select机制))

二、如何实现协程

  1、使用greenlet

      使用之前需要先安装:pip3 install greenlet

from greenlet import greenlet

def 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时传入参数,以后都不需要

  单纯的切换(在没有io的情况下或者没有重复开辟内存空间的操作),反而会降低程序的执行速度

#顺序执行
import time
def f1():
    res=1
    for i in range(100000000):
        res+=i

def f2():
    res=1
    for i in range(100000000):
        res*=i

start=time.time()
f1()
f2()
stop=time.time()
print(run time is %s %(stop-start)) #10.985628366470337

#切换
from greenlet import greenlet
import time
def 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只是提供了一种便捷的切换方式,当切到一个任务执行时如果遇到io,那就原地阻塞,但无法在遇到IO自动切换来提升效率。

  单线程里的这20个任务的代码通常会既有计算操作又有阻塞操作,我们完全可以在执行任务1时遇到阻塞,就利用阻塞的时间去执行任务2,这就用到了Gevent模块。

  2、Gevent

    首先安装Gevent:pip3 install gevent

    - Gevent 是一个第三方库,可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程,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。

#用法
g1=gevent.spawn(func,1,,2,3,x=4,y=5)创建一个协程对象g1,spawn括号内第一个参数是函数名,如eat,后面可以有多个参数,可以是位置实参或关键字实参,都是传给函数eat的

g2=gevent.spawn(func2)

g1.join() #等待g1结束

g2.join() #等待g2结束

#或者上述两步合作一步:gevent.joinall([g1,g2])

g1.value#拿到func1的返回值

    - 遇到IO阻塞会自动切换任务

import gevent
def 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()

    上例gevent.sleep(2)模拟的是gevent可以识别的io阻塞,

    而time.sleep(2)或其他的阻塞,gevent是不能直接识别的需要用下面一行代码,打补丁,就可以识别了

    from gevent import monkey;monkey.patch_all()必须放到被打补丁者的前面,如time,socket模块之前

    或者我们干脆记忆成:要用gevent,需要将from gevent import monkey;monkey.patch_all()放到文件的开头

from gevent import monkey;monkey.patch_all()

import gevent
import time
def 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()

  3、Gevent之同步与异步

from gevent import spawn,joinall,monkey;monkey.patch_all()

import time
def 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。

   4、协程应用:爬虫

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import requests
import time

def 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))

 

以上是关于python之协程的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Python之协程函数

python之协程

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python 之协程

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