协程--gevent模块(单线程高并发)
协程--gevent模块(单线程高并发)
先恶补一下知识点,上节回顾
上下文切换：当CPU从执行一个线程切换到执行另外一个线程的时候，它需要先存储当前线程的本地的数据，程序指针等，然后载入另一个线程的本地数据，程序指针等，最后才开始执行。这种切换称为“上下文切换”(“context switch”)
CPU会在一个上下文中执行一个线程，然后切换到另外一个上下文中执行另外一个线程,上下文切换并不廉价。如果没有必要，应该减少上下文切换的发生
进程: 一个程序需要运行所需的资源的集合
每个进程数据是独立的
每个进程里至少有一个线程
每个进程里有可以多有个线程
线程数据是共享的
进程间共享数据的代价是高昂的,所以要尽量避免进程间的数据共享
线程间的数据本来就是共享的
线程要修改同一份数据，必须加锁，互斥锁mutex
生产者消费者:1.解耦2.提高程序的运行效率,把中间等待的时间省去
多线程场景: IO密集型，因为IO操作基本不占用CPU，所以多用在web，爬虫，socket交互
多进程场景:CPU密集型,大数据分析,金融分析,这样用的IO就很少，因为这个进程会进行大量的运算, 但是如果切换了进程,就会变慢
协程
协程:微线程, 协程是一种用户态的轻量级线程,CPU不知道它的存在,
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,就相当于上一次调用的状态, 也就是进入上一次离开时所处逻辑流的位置
协程的好处：(是程序级别切换，CPU是不知道的.)
1.无需线程上下文切换,
2.无需原子操作锁定及同步开销 , 什么是原子操作？ ：是不需要同步的!!,是指不会被线程调度打断的操作；这种操作一旦开始，就运行到结束,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
3.方便切换控制流,简化编程模型
4.高并发 + 高扩展 + 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
坏处-----:
1.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, 协程需要配合进程才能在多CPU上， 适用于CPU密集型应用
2.进程阻塞 （Blocking） 操作 如IO操作时，会阻塞掉整个程序
----什么条件符合才能称之为协程？
A.必须在只有一个单线程里实现并发
B.修改共享数据不需要加锁
C.用户程序里自己保持多个控制流的上下文栈
D.一个协程遇到IO操作自动切换到其他协程！！！！！！
重点来了。。。。。 大量的模块知识点---我希望我以后还能记起来----汗颜！
Greenlet模块
greenlet是一个用C实现的协程模块，相比与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(生成器)
from greenlet import greenlet
def test1():
print('test1:我是1')
gr2.switch() #切换到test2
print('test1:我是1.1')
gr2.switch()
def test2():
print('test2:我是2')
gr1.switch() #切换到test1
print('test2:我是2.2')
gr1=greenlet(test1)
gr2=greenlet(test2)
gr1.switch() #先切换到test1
>>
test1:我是1
test2:我是2
test1:我是1.1
test2:我是2.2
swich() 就是切换, 按执行顺序-- 但是遇到IO操作 好像并没有自动切换
Gevent模块
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。
这里使用gevent.sleep 来获取控制权
import gevent
def func1():
print('\033[31;1m我是func1\033[0m')
gevent.sleep(3)
print('\033[31;1m我是func1.1--我上面有3秒\033[0m')
def func2():
print('\033[32;1m我是func2.\033[0m')
gevent.sleep(2)
print('\033[32;1m我是func2.1 我上面有2秒\033[0m')
def func3():
print('\033[32;1m我是func3.\033[0m')
gevent.sleep(2)
print('\033[32;1m我是func3.1我上面有2秒\033[0m')
gevent.joinall([gevent.spawn(func1),
gevent.spawn(func2),
gevent.spawn(func3),])
这里会按照sleep 设置来执行 一定会先打印出func2-->func3-->func1
同步和异步的性能区别
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)]
threads=[]
for i in range(10):
threads.append(gevent.spawn(task,i))
gevent.joinall(threads) #执行流程只会在 所有greenlet执行完后才会继续向下走
print('Synchronous:')
synchronous()
print('Asynchronous:')
asynchronous()
Synchrounous:定义了同步的函数:定义一个for循环。依次把内容传输给task函数，然后打印执行结果-----
Aynchrounous:定义了异步的函数: 这里用到了一个gevent.spawn方法，就是产生的意思. gevent.joinall 也就是等待所以操作都执行完毕
gevent.spawn 可以调用函数
可是我们一般也不会这么用。去故意的设置一个gevent.sleep来切换 ，下面就来在实际场景中应用
遇到IO阻塞,自动切换任务
这里就用到了简单的网页爬虫环境中, 操作IO的时候。自动切换。这里就用到了猴子补丁(monkey.patch_all(), 知道这是运行时，动态修改已有的代码，而不需要修改原始代码)
from gevent import monkey
import gevent
import time
from urllib.request import urlopen
monkey.patch_all()
#对比得出 协程 运行出的更快
#IO阻塞 自动切换任务。。
def say(url):
print('get url',url)
resp = urlopen(url)
data = resp.read()
print(len(data),url)
t1_start = time.time()
say('http://www.xiaohuar.com/')
say('http://www.oldboyedu.com/')
print("普通--time cost",time.time() - t1_start)
t2_stat = time.time()
gevent.joinall(
[gevent.spawn(say,'http://www.xiaohuar.com/'),
gevent.spawn(say,'http://www.oldboyedu.com/'),
gevent.spawn(say,'http://weibo.com/MMbdzx?from=myfollow_all&is_all=1#_rnd1482040021384')]
)
print("gevent---time cost",time.time() - t2_stat)
由于切换时再IO操作就自动完成,所以需要gevent修改py自带的标准库,这一过程在启动时通过monkey patch完成 --
对比2次运行完毕的时间,很明显的看到gevent在处理上,更加有优势,
到了这里简单的就算完了。。。来进入总结概念的部分--------http://www.cnblogs.com/zcqdream/p/6196948.html
通过gevent来实现单线程下的多socket并发
server 端,采用gevent协程
1 import sys
2 import socket
3 import time
4 import gevent
5
6 from gevent import socket,monkey
7 monkey.patch_all()
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10 def server(port):
11 s = socket.socket()
12 s.bind(('0.0.0.0', port))
13 s.listen(500)
14 while True:
15 cli, addr = s.accept()
16 gevent.spawn(handle_request, cli) #gevent.spwan调用handle参数并传参
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20 def handle_request(conn):
21 try:
22 while True:
23 data = conn.recv(1024)
24 print("recv:", data)
25 conn.send(data)
26 if not data:
27 conn.shutdown(socket.SHUT_WR)
28
29 except Exception as ex:
30 print(ex)
31 finally:
32 conn.close()
33 if __name__ == '__main__':
34 server(8001)
client端
单线程的客户端
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()
多线程客户端去请求
import socket
import threading
def sock_conn():
client = socket.socket()
client.connect(("localhost",8001))
count = 0
while True:
#msg = input(">>:").strip()
#if len(msg) == 0:continue
client.send( ("hello %s" %count).encode("utf-8"))
data = client.recv(1024)
print("[%s]recv from server:" % threading.get_ident(),data.decode()) #结果
count +=1
client.close()
for i in range(100):
t = threading.Thread(target=sock_conn)
t.start()
