协程

Coroutine 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，再切回来的时候，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。

 

pip3 install greenlet
pip3 install gevent

进程，操作系统中存在；
线程，操作系统中存在；
协程，是由程序员创造出来的一个不是真实存在的东西；

协程：是微线程，对一个线程进行分片，使得线程在代码块之间进行来回切换执行，而不是在原来逐行执行。

注意：单纯的协程无用

协程 + 遇到IO就切换 => 牛逼起来了  pip3 install gevent

 

1.协程可以提高并发吗？
　　　　　　协程自己本身无法实现并发（甚至性能会降低）。
　　　　　　协程+IO切换性能提高。

2.单线程提供并发：
　　　　   协程+IO切换：gevent
　　　　   基于事件循环的异步非阻塞框架：Twisted

 

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

 

符合什么条件就能称之为协程：
  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. 一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程

 

手动实现协程：yield关键字生成器

 1                         def f1():
 2                 print(11)
 3                 yield
 4                 print(22)
 5                 yield
 6                 print(33)
 7 
 8             def f2():
 9                 print(55)
10                 yield
11                 print(66)
12                 yield
13                 print(77)
14 
15             v1 = f1()
16             v2 = f2()
17 
18             next(v1) # v1.send(None)
19             next(v2) # v1.send(None)
20             next(v1) # v1.send(None)
21             next(v2) # v1.send(None)
22             next(v1) # v1.send(None)
23             next(v2) # v1.send(None)
24             
25             其他：
26                 def f1():
27                     print(11)
28                     x1 = yield 1
29                     print(x1,22)
30                     x2 = yield 2
31                     print(33)
32 
33                 def f2():
34                     print(55)
35                     yield
36                     print(66)
37                     yield
38                     print(77)
39 
40                 v1 = f1()
41                 v2 = f2()
42 
43                 ret = v1.send(None)
44                 print(ret)
45                 r2 = v1.send(999)
46                 print(r2)
View Code

 

Greenlet

greenlet是一个用C实现的协程模块，相比于python自带的yield，它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

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# -*- coding:utf-8 -*-
 
 
from greenlet import greenlet
 
 
def test1():
    print(12)
    gr2.switch()
    print(34)
    gr2.switch()
 
 
def test2():
    print(56)
    gr1.switch()
    print(78)
 
 
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()

                 输出：12

　　　　　　       56

　　　　　　　　34

　　　　　　　　78

感觉确实用着比generator还简单了呢，但好像还没有解决一个问题，就是遇到IO操作，自动切换，对不对？

 　　

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。

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import gevent
 
def func1():
    print('\033[31;1m李闯在跟海涛搞...\033[0m')
    gevent.sleep(2)
    print('\033[31;1m李闯又回去跟继续跟海涛搞...\033[0m')
 
def func2():
    print('\033[32;1m李闯切换到了跟海龙搞...\033[0m')
    gevent.sleep(1)
    print('\033[32;1m李闯搞完了海涛，回来继续跟海龙搞...\033[0m')
 
 
gevent.joinall([
    gevent.spawn(func1),
    gevent.spawn(func2),
    #gevent.spawn(func3),
])

输出：

李闯在跟海涛搞...
李闯切换到了跟海龙搞...
李闯搞完了海涛，回来继续跟海龙搞...
李闯又回去跟继续跟海涛搞...

同步与异步的性能区别 

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import gevent
 
def task(pid):
    """
    Some non-deterministic task
    """
    gevent.sleep(0.5)
    print('Task %s done' % pid)
 
def synchronous():
    for i in range(1,10):
        task(i)
 
def asynchronous():
    threads = [gevent.spawn(task, i) for i in range(10)]
    gevent.joinall(threads)
 
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。　　

遇到IO阻塞时会自动切换任务

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from gevent import monkey
monkey.patch_all() # 以后代码中遇到IO都会自动执行greenlet的switch进行切换
import gevent
from  urllib.request import urlopen
 
def f(url):
    print('GET: %s' % url)
    resp = urlopen(url)
    data = resp.read()
    print('%d bytes received from %s.' % (len(data), url))
 
gevent.joinall([
        gevent.spawn(f, 'https://www.python.org/'),
        gevent.spawn(f, 'https://www.yahoo.com/'),
        gevent.spawn(f, 'https://github.com/'),
])
 
 1 from gevent import monkey
 2 monkey.patch_all() # 以后代码中遇到IO都会自动执行greenlet的switch进行切换
 3 import requests
 4 import gevent
 5 
 6 def get_page1(url):
 7     ret = requests.get(url)
 8     print(url,ret.content)
 9 
10 def get_page2(url):
11     ret = requests.get(url)
12     print(url,ret.content)
13 
14 def get_page3(url):
15     ret = requests.get(url)
16     print(url,ret.content)
17 
18 gevent.joinall([
19     gevent.spawn(get_page1, 'https://www.python.org/'), # 协程1
20     gevent.spawn(get_page2, 'https://www.yahoo.com/'),  # 协程2
21     gevent.spawn(get_page3, 'https://github.com/'),     # 协程3
22    ])

 

通过gevent实现单线程下的多socket并发

 1 import sys
 2 import socket
 3 import time
 4 import gevent
 5  
 6 from gevent import socket,monkey
 7 monkey.patch_all()
 8  
 9 def server(port):
10     s = socket.socket()
11     s.bind(('0.0.0.0', port))
12     s.listen(500)
13     while True:
14         cli, addr = s.accept()
15         gevent.spawn(handle_request, cli)
16  
17 def handle_request(conn):
18     try:
19         while True:
20             data = conn.recv(1024)
21             print("recv:", data)
22             conn.send(data)
23             if not data:
24                 conn.shutdown(socket.SHUT_WR)
25  
26     except Exception as  ex:
27         print(ex)
28     finally:
29         conn.close()
30 if __name__ == '__main__':
31     server(8001)
server code
 1 import socket
 2  
 3 HOST = 'localhost'    # The remote host
 4 PORT = 8001           # The same port as used by the server
 5 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 6 s.connect((HOST, PORT))
 7 while True:
 8     msg = bytes(input(">>:"),encoding="utf8")
 9     s.sendall(msg)
10     data = s.recv(1024)
11     #print(data)
12  
13     print('Received', repr(data))
14 s.close()
client code
 1 import socket
 2 import threading
 3 
 4 def sock_conn():
 5 
 6     client = socket.socket()
 7 
 8     client.connect(("localhost",8001))
 9     count = 0
10     while True:
11         #msg = input(">>:").strip()
12         #if len(msg) == 0:continue
13         client.send( ("hello %s" %count).encode("utf-8"))
14 
15         data = client.recv(1024)
16 
17         print("[%s]recv from server:" % threading.get_ident(),data.decode()) #结果
18         count +=1
19     client.close()
20 
21 for i in range(100):
22     t = threading.Thread(target=sock_conn)
23     t.start()
并发100个sock连接

 

posted on 2019-04-14 20:57  始终不够啊  阅读(165)  评论(0)  编辑  收藏  举报