大聊Python----协程

Posted 2020-12-03 追风的小蚂蚁

协程

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。

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。

协程的好处：

　　?无需线程上下文切换的开销
　　?无需原子操作锁定及同步的开销
　　"原子操作(atomic operation)是不需要synchronized"，所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序是不可以被打乱，或者切割掉只执行部分。视作整体是原子性的核心。
　　?方便切换控制流，简化编程模型
　　?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。

缺点：

　　?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。
　　?进行阻塞（Blocking）操作（如IO时）会阻塞掉整个程序

使用yield实现协程操作例子

import time
import queue

def consumer(name):
    print("--->starting eating baozi...")
    while True:
        new_baozi = yield
        print("[%s] is eating baozi %s" % (name, new_baozi))
        # time.sleep(1)

def producer(): # 生产者
    r = con.__next__()
    r = con2.__next__()
    n = 0
    while n < 5:
        n += 1
        con.send(n)
        con2.send(n)
        print("33[32;1m[producer]33[0m is making baozi %s" % n)


if __name__ == ‘__main__‘:
    con = consumer("c1")
    con2 = consumer("c2")
    p = producer()

程序执行的结果为：

--->starting eating baozi...
--->starting eating baozi...
[c1] is eating baozi 1
[c2] is eating baozi 1
[producer] is making baozi 1
[c1] is eating baozi 2
[c2] is eating baozi 2
[producer] is making baozi 2
[c1] is eating baozi 3
[c2] is eating baozi 3
[producer] is making baozi 3
[c1] is eating baozi 4
[c2] is eating baozi 4
[producer] is making baozi 4
[c1] is eating baozi 5
[c2] is eating baozi 5
[producer] is making baozi 5

问题来了，现在之所以能够实现多并发的效果，是因为每一个生产者没有任何花时间的代码,所以他根本没有卡住，如果这个时候在生产者这里sleep（1），那么速度一下子就变慢了，来看下下面的函数

def home():
    print("in func 1")
    time.sleep(5)
    print("home exec done")

def bbs():
    print("in func 2")
    time.sleep(2)

def login():
    print("in func 2")

假如说nginx每次来一个请求都经过函数来处理，但它是一个单线程的情况，假如说nginx请求home页，因为nginx在后台处理是单线程，单线程的情况下同事过来三次请求，那该怎么办？肯定是一次次的串行的执行啊，但是我为了让他实现感觉是并发的效果，我是不是该在各个协程之间实行切换啊，但什么时候切换呢？那么，我问你，如果从一个请求进来直接打印一个print，那么我会在这个地方立刻切换吗？因为这里面没有任何的阻塞，不会被卡主，所以不需要立刻切换。如果他需要干一件事，比如整个home花了5s钟，单线程是串行的，即便是使用了协程，那它还是串行的，为了保证并发的效果，什么时候进行切换？应该time.sleep(5)这里切换到bbs请求，那么bbs如果也sleep呢？那它就切换到下一个login，那么就是这么的切换。怎么才能实现一个单线程下实现上面程序的并发效果呢？就一句话，遇到io操作就切换，协程之所以能处理大并发，其实就是把io操作给挤掉了，就是io操作就切换，也就是这个程序只有CPU在运算，所以速度很快！那么问题又来了切换完之后，那么什么时候在切换回去啊？也就是说，怎么实现程序自动监测io操作完成了？那么就看下一个知识点吧！ 

Greenlet

greenlet是一个用C实现的协程模块，相比与python自带的yield，它是一块封装好了的协程，可以使你在任意函数之间随意切换，而不需把这个函数先声明为generator。

from greenlet import greenlet
def test1():
    print(12)
    gr2.switch() # 切换到gr2
    print(34)
    gr2.switch() # 切换到gr2

def test2():
    print(56)
    gr1.switch() # 切换到gr1
    print(78)


gr1 = greenlet(test1) # 启动一个协程
gr2 = greenlet(test2) #
gr1.switch() # 切换到gr1

程序执行后的结果为：

12
56
34
78