python之协程

 

　　一、这几天在折腾Python的协程问题，Python的协程相对原理上来说要简单很多了。在使用Java做开发的时候，经常使用线程，过程中经常也有听说过微线程/协程的概念，但是没有去深刻的学习过Java的协程是怎么实现的。这一篇文章主要是讲述Python中的协程原理。后面补上Java中的协程原理！

　　二、前面我们基本大概了解了多线程和多进程的问题，在资源的占用上面，多进程比多线程占用的多。我们这这里通过cpu调度最小的单位线程来说：

　　1）多线程：多线程的调用需要cpu分配时间片然后来回的切换，并且是随机的。

　　2）协程：协程是在单线程中的多个任务同时执行的相互配合，避免了线程之间切换造成的资源浪费

　　3）意义：当我们在使用多线程的时候，如果存在长时间的I/O操作。这个时候线程一直处于阻塞状态，如果线程很多的时候，会存在很多线程处于空闲状态，造成了资源应用不彻底。相对的协程不一样了，在单线程中多个任务来回自行如果出现长时间的I/O操作，让其让出目前的协程调度，执行下一个任务。当然可能所有任务，全部卡在同一个点上，但是这只是针对于单线程而言，当所有数据正常返回时，会同时处理当前的I/O操作。

　　4）作用：用更小的资源做更多地操作，更加高效的利用线程。当然，也有问题点，如果存在计算密集型的操作，协程起到的效果不是那么大。

　　5）理解：协程不是真正意义上的像线程一样开辟空间（比如一个线程在64位系统下，stack大小为1024KB），协程没有，只是在单线程中，多个任务来回切换造成的多任务执行的假象。

　　三、实现原理

　　1）基本原理：是用过yield的方式来实现，来阻塞当前执行，等到下一个next()来了过后接着执行。

　　yield：生成器的关键字，通过暂停并返回数据，达到产生数据的效果。

　　2）代码理解：

import time

def show_a():
    while True:
        print "---A---"
        yield
        time.sleep(0.5)

def show_b(c):
    while True:
        print "---B---"
        c.next()
        time.sleep(0.5)

if __name__ == '__main__':
    # 生成器
    a = show_a()
    # 调用方法show_b
    show_b(a)

　　3）测试结果：

　　

　　4）解释：

　　a、协程是通过生成器的方式来达到效果的。

　　b、目的让多个任务来回/同时执行

　　四、通过greenlet实现协程

from greenlet import greenlet

def test1():
    while True:
        print "----A----"
        # 切换
        gr2.switch()

def test2():
    while True:
        print "----B----"
        # 切换
        gr1.switch()

gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)

if __name__ == '__main__':
    gr1.switch()

　　效果：

　　

　　这样达到的效果就是多任务执行

　　解释：

　　这里的switch()方法就是yield的效果

　　五、通过gevent达到协程的效果，这里通过socket连接阻塞的例子来演示：

from gevent import socket, monkey

# 用于动态加入yield
monkey.patch_all()

def request_handle(cli, address):
    while True:
        # 等待接收数据，阻塞
        data = cli.recv(1024)
        if len(data) > 0:
            print data
        else:
            print "close" + str(address)
            cli.close
            break

def server(port):
    s = socket.socket()
    s.bind(('', port))
    s.listen(5)
    while True:
        # 等待接入，阻塞
        cli, address = s.accept()
        print address
        # 新建一个协程
        gevent.spawn(request_handle, cli, address)

def server_test():
    while True:
        print "test"
        gevent.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
    # 为了独立运行，加入2个协程任务
    s1 = gevent.spawn(server, 9000)
    # 用于展示独立性
    s2 = gevent.spawn(server_test)
    s1.join()
    s2.join()

　　效果：

　　

　　注意：这里的yield是自动加入的，目的是自动让出时间执行过长的任务，到可以执行的任务中区执行。

　　阻塞为一种长时间的等待，当有新的连接进来，才会执行请求任务。

　　这里客户端使用telnet测试。

　　六、总结：Python的协程原理是通过yield关键字，并且通过生成器的方式来达到多任务的执行。对于I/O密集型的操作，可以采用协程方式来做。如果存在计算密集型（占用cpu的操作很高），不要使用协程，最好使用多进程。

个人对于协程的理解，基本上就是这些，如果存在错误的地方还请指出。