python-day37--协程

一、 协程介绍

单线程下实现并发，提升运行效率，

　　1.自己控制切换，保存状态

　　2.遇到I/O切         （单纯的CPU切没意义，只有在遇到I/O的时候切才有效率）

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））

二、用yeild实现协程

import time
def init(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        g=func(*args,**kwargs)
        next(g)
        return g
    return wrapper
@init
def consumer():
    while True:
        x=yield
        print(x)

def producer(target):
    for i in range(10):
        # time.sleep(1)
        target.send(i)

producer(consumer())

三、greenlet模块（了解就行，遇到I/O不能切）

from greenlet import greenlet
import time
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)
    time.sleep(10)      #在io阻塞的时候 不能来回切，会一直在这睡着
    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

四、gevent模块

遇到IO阻塞时会自动切换任务

用法

#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

from gevent import monkey;monkey.patch_all()    #monkey;monkey.patch_all()  可以识别其他的I/O操作
import gevent
import time,threading
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)
    time.sleep(2)
    print('%s eat 2' %name)
    return 'eat'

def play(name):
    print('%s play 1' %name)
    time.sleep(3)
    print('%s play 2' %name)
    return 'play'

start=time.time()
g1=gevent.spawn(eat,'egon')
g2=gevent.spawn(play,'egon')
# g1.join()
# g2.join()
gevent.joinall([g1,g2])
print('主',(time.time()-start))
print(g1.value)
print(g2.value)

# 结果：
egon eat 1
egon play 1
egon eat 2
egon play 2
主 3.0018091201782227
eat
play

五、协程的应用

练习题1

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()

# get_page('https://www.python.org/')   #串行
# get_page('https://www.yahoo.com/')    #串行
# get_page('https://github.com/')   #串行
    
g1=gevent.spawn(get_page, 'https://www.python.org/')
g2=gevent.spawn(get_page, 'https://www.yahoo.com/')
g3=gevent.spawn(get_page, 'https://github.com/')

gevent.joinall([g1,g2,g3])
stop_time=time.time()
print('run time is %s' %(stop_time-start_time))

练习题2

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
from socket import *
def talk(conn,addr):
    while True:
        data=conn.recv(1024)
        print('%s:%s %s' %(addr[0],addr[1],data))
        conn.send(data.upper())
    conn.close()

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

if __name__ == '__main__':
    server('127.0.0.1', 8088)

from multiprocessing import Process
from socket import *
def client(server_ip,server_port):
    client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    client.connect((server_ip,server_port))
    while True:
        cmd=input('')
        client.send(cmd.encode('utf-8'))
        msg=client.recv(1024)
        print(msg.decode('utf-8'))

if __name__ == '__main__':
    client('127.0.0.1', 8088)