python并发编程之协程

Posted 2020-12-02 时光top

参考资料：http://www.cnblogs.com/Eva-J/articles/8324673.html

协程介绍

协程：是单线程下的并发，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，即协程是由用户程序自己控制调度的。、

需要强调的是：

#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. 单线程内开启协程，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）

对比操作系统控制线程的切换，用户在单线程内控制协程的切换

优点如下：

#1. 协程的切换开销更小，属于程序级别的切换，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

缺点如下：

#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. 必须在只有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
4. 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））

Greenlet模块

安装 ：pip3 install greenlet

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

用法介绍

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(\'主\')

例：遇到io主动切换

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)
gevent.joinall([g1,g2])
print(\'主\')

View Code

我们可以用threading.current_thread().getName()来查看每个g1和g2，查看的结果为DummyThread-n，即假线程

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import threading
import gevent
import time
def eat():
    print(threading.current_thread().getName())
    print(\'eat food 1\')
    time.sleep(2)
    print(\'eat food 2\')

def play():
    print(threading.current_thread().getName())
    print(\'play 1\')
    time.sleep(1)
    print(\'play 2\')

g1=gevent.spawn(eat)
g2=gevent.spawn(play)
gevent.joinall([g1,g2])
print(\'主\')

查看threading.current_thread().getName()

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():  # 同步
    for i in range(10):
        task(i)

def asynchronous(): # 异步
    g_l=[spawn(task,i) for i in range(10)]
    joinall(g_l)
    print(\'DONE\')
    
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任务。执行流程只会在 所有greenlet执行完后才会继续向下走。

Gevent之同步与异步

Gevent之应用举例一

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))

协程应用：爬虫

Gevent之应用举例二

通过gevent实现单线程下的socket并发

注意 ：from gevent import monkey;monkey.patch_all()一定要放到导入socket模块之前，否则gevent无法识别socket的阻塞

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
from socket import *
import gevent

#如果不想用money.patch_all()打补丁,可以用gevent自带的socket
# from gevent import socket
# s=socket.socket()

def server(server_ip,port):
    s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
    s.bind((server_ip,port))
    s.listen(5)
    while True:
        conn,addr=s.accept()
        gevent.spawn(talk,conn,addr)

def talk(conn,addr):
    try:
        while True:
            res=conn.recv(1024)
            print(\'client %s:%s msg: %s\' %(addr[0],addr[1],res))
            conn.send(res.upper())
    except Exception as e:
        print(e)
    finally:
        conn.close()

if __name__ == \'__main__\':
    server(\'127.0.0.1\',8080)

server

from socket import *

client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect((\'127.0.0.1\',8080))


while True:
    msg=input(\'>>: \').strip()
    if not msg:continue

    client.send(msg.encode(\'utf-8\'))
    msg=client.recv(1024)
    print(msg.decode(\'utf-8\'))

client

from threading import Thread
from socket import *
import threading

def client(server_ip,port):
    c=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #套接字对象一定要加到函数内，即局部名称空间内，放在函数外则被所有线程共享，则大家公用一个套接字对象，那么客户端端口永远一样了
    c.connect((server_ip,port))

    count=0
    while True:
        c.send((\'%s say hello %s\' %(threading.current_thread().getName(),count)).encode(\'utf-8\'))
        msg=c.recv(1024)
        print(msg.decode(\'utf-8\'))
        count+=1
if __name__ == \'__main__\':
    for i in range(500):
        t=Thread(target=client,args=(\'127.0.0.1\',8080))
        t.start()

多线程并发多个客户端