理解协程

协程

什么是协程

由于GIL的存在，导致Python多线程性能甚至比单线程更糟

GIL: 全局解释器锁（英语：Global Interpreter Lock，缩写GIL），是计算机程序设计语言解释器用于同步线程的一种机制，它使得任何时刻仅有一个线程在执行。[1]即便在多核心处理器上，使用 GIL 的解释器也只允许同一时间执行一个线程。

于是出现了协程（Coroutine）这么个东西

协程: 协程，又称微线程，纤程，英文名Coroutine。协程的作用，是在执行函数A时，可以随时中断，去执行函数B，然后中断继续执行函数A（可以自由切换）。但这一过程并不是函数调用（没有调用语句），这一整个过程看似像多线程，然而协程只有一个线程执行.

协程相比于线程和进程，具有以下优点：

1. 轻量级：协程的上下文切换成本很小，可以在单线程内并发执行大量的协程。

2. 低延迟：协程的执行过程中，没有线程切换的开销，也没有加锁解锁的开销，可以更快地响应外部事件。

3. 高效性：协程的代码通常比多线程和多进程的代码更加简洁和可读，维护成本更低

协程的两种实现方式

生成器协程

生成器协程（Generator Coroutine）是指使用生成器函数来实现的协程。生成器函数是一种特殊的函数，其返回一个生成器对象，可以通过 yield 语句暂停函数的执行，然后在下一次调用生成器对象的 「next」() 方法时继续执行

# 一个简单的生成器协程的示例，其中包含一个生成器函数 coroutine 和一个简单的异步 I/O 操作
import asyncio
​
def coroutine():
    print('Coroutine started')
    while True:
        result = yield
        print('Coroutine received:', result)
​
async def main():
    print('Main started')
    c = coroutine()
    next(c)
    c.send('Hello')
    await asyncio.sleep(1)
    c.send('World')
    print('Main finished')
​
asyncio.run(main())
​
#################    结果输出    #######################
Main started
Coroutine started
Coroutine received: Hello
Coroutine received: World
Main finished

执行过程：

1. main 函数开始执行，打印出 Main started。

2. 创建一个生成器对象 c，调用 next(c) 使其执行到第一个 yield 语句处暂停。

3. 使用 c.send('Hello') 恢复生成器函数的执行，并将 'Hello' 作为生成器函数的返回值。

4. 在等待1秒钟的过程中，main 函数暂停执行，等待事件循环发起下一次任务。

5. 在等待1秒钟后，使用 c.send('World') 继续执行生成器函数，并将 'World' 作为生成器函数的返回值。

6. main 函数恢复执行，打印出 Main finished。

在上面的代码中，使用生成器函数 coroutine 实现了一个简单的协程。生成器函数通过使用 yield 语句暂停函数的执行，然后可以通过 send 方法恢复函数的执行，并将值传递给生成器函数。通过这种方式，可以使用生成器函数实现异步并发。在上面的示例中，使用生成器函数接收并打印异步 I/O 操作的结果。

原生协程

原生协程是通过使用 async/await 关键字来定义的，与生成器协程不同，它们可以像普通函数一样使用 return 语句返回值，而不是使用 yield 语句

# 一个简单的原生协程示例，其中包含一个 async 关键字修饰的协程函数 coroutine 和一个简单的异步 I/O 操作：
import asyncio
​
async def coroutine():
    print('Coroutine started')
    await asyncio.sleep(1)
    print('Coroutine finished')
​
async def main():
    print('Main started')
    await coroutine()
    print('Main finished')
​
asyncio.run(main())
​
#################    结果输出    #######################
Main started
Coroutine started
Coroutine finished
Main finished

执行过程：

1. main 函数开始执行，打印出 Main started。

2. 调用 coroutine 函数，将其作为一个协程对象运行。

3. 在 coroutine 函数中，打印出 Coroutine started。

4. 在 coroutine 函数中，使用 await asyncio.sleep(1) 暂停函数的执行，等待1秒钟。

5. 在1秒钟后，恢复 coroutine 函数的执行，并打印出 Coroutine finished。

6. main 函数恢复执行，打印出 Main finished。

在上面的代码中，使用 async 关键字定义了一个原生协程函数 coroutine，并在其中使用 await 关键字来暂停函数的执行，等待异步 I/O 操作的完成。通过这种方式，可以在原生协程中编写异步并发代码，从而提高代码的性能和效率

两种协程对比

区别

• 定义方式不同：原生协程使用 async/await 关键字来定义，而生成器协程使用 yield 关键字来定义。

• 返回方式不同：原生协程使用 return 语句来返回结果，而生成器协程使用 yield 语句来返回结果。

• 调用方式不同：原生协程使用 await 关键字来调用，而生成器协程使用 yield from 或 yield 语句来调用。

• 内部实现不同：原生协程通过 asyncio 库来实现，而生成器协程是 Python 语言内置的特性

生成器协程的优点

• 兼容性好：生成器协程是 Python 2 和 Python 3 都支持的特性。

• 可读性好：生成器协程使用 yield 关键字来实现，代码逻辑清晰易懂。

• 异常处理方便：生成器协程在处理异常时比较方便，可以使用 try/except 语句来处理。

生成器协程的缺点

• 性能相对较低：生成器协程需要创建生成器对象，也需要通过 yield 语句来控制函数的执行流程，因此处理异步操作时性能相对较低。

• 功能有限：生成器协程不能像原生协程一样支持异步 I/O 操作和任务处理

原生协程的优点：

• 代码简洁易懂：使用 async/await 关键字，可以编写出更简洁易懂的协程代码。

• 性能更高：原生协程不需要创建生成器对象，也不需要通过 yield 语句来控制函数的执行流程，因此能够更加高效地处理异步操作。

• 支持异步 I/O 和任务处理：原生协程可以支持异步 I/O 操作和并发任务处理，可以在处理异步操作时更加灵活

原生协程的缺点

• 兼容性差：原生协程是 Python 3.5 版本之后才引入的新特性，因此在旧版本的 Python 中无法使用。

• 异常处理不方便：原生协程在处理异常时比较麻烦，需要使用 try/except 语句来处理

•