协程

协程

协程：是单线程下的并发，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，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）

 

协程:单线程下实现并发

　　(并发本质: 遇到IO自动切换+保存状态)

为什么要用到协程,即 自己切换而不用os切换？

　　自己切换速度更快(程序自己的部分任务数量少),os管理着整个系统的任务,线程进程更多 ,所以让os切要慢

优化程序的一种方法就是减少IO,协程就是变相的减少了IO

　　(os感知到的最小单位是线程,内部切换感知不到)

 

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））

Greenlet

安装: pip3 install greenlet

如果我们在单个线程内有20个任务，要想实现在多个任务之间切换，使用yield生成器的方式过于麻烦（需要先得到初始化一次的生成器，然后再调用send。。。非常麻烦），而

使用greenlet模块可以非常简单地实现这20个任务直接的切换

import time
from greenlet import greenlet       #导入greenlet

def func1(name):
    print(name)
    g2.switch('任务2')                #第一次switch时传入参数  (切换到func2)
    time.sleep(2)
    print(name)
    g2.switch()                 #
def func2(name):
    print(name)
    g1.switch()             #切换到func1
    time.sleep(2)
    print(name)
start = time.time()
g1=greenlet(func1)
g2=greenlet(func2)

g1.switch('任务1')            #可以在第一次switch时传入参数，以后都不需要
print(time.time() - start)

虽然也是 切换+保存状态,但不是 遇到IO自动切换,只是单纯的切换

 

greenlet只是提供了一种比generator更加便捷的切换方式，当切到一个任务执行时如果遇到io，那就原地阻塞，仍然是没有解决遇到IO自动切换来提升效率的问题。

单线程里的这20个任务的代码通常会既有计算操作又有阻塞操作，我们完全可以在执行任务1时遇到阻塞，就利用阻塞的时间去执行任务2,3,4......如此，才能提高效率，这就用到

了Gevent模块。

Gevent

协程，单线程并发

安装: pip3 install 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。

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

遇到IO时会自动切换任务:

import gevent
import time
from threading import current_thread


def task(name):
    print(name)
    print(current_thread().getName(), 111)
    gevent.sleep(2)
    # time.sleep(2)             #4.0052289962768555   time.sleep(2)和其他阻塞, gevent不能识别
    f = open('db.txt',encoding='utf-8')
    print(current_thread().getName(), 222)


def eat():
    print(current_thread().getName(), 333)
    gevent.sleep(2)
    print(current_thread().getName(), 444)


if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    g1 = gevent.spawn(task, 'kitty')
    g2 = gevent.spawn(eat)
    g1.join()
    g2.join()
    print(time.time() - start)
    print(current_thread().getName())

kitty
MainThread 111
MainThread 333
MainThread 222
MainThread 444
2.0011143684387207
MainThread

上例gevent.sleep(2)模拟的是gevent可以识别的io阻塞,

而time.sleep(2)或其他的阻塞,gevent是不能直接识别的需要用下面一行代码,打补丁,就可以识别了

from gevent import monkey;monkey.patch_all()必须放到被打补丁者的前面，如time，socket模块之前(放到IO对应的模块之前)

或者我们干脆记忆成：要用gevent，需要将from gevent import monkey;monkey.patch_all()放到文件的开头

from gevent import monkey;monkey.patch_all()            #放到文件的开头
import gevent           #导入gevent
import time
from threading import current_thread


def task():
    print(current_thread().getName(), 111)
    time.sleep(3)                                           #遇到IO是会自动切换任务
    print(current_thread().getName(), 222)


def eat():
    print(current_thread().getName(), 333)
    time.sleep(3)
    print(current_thread().getName(), 444)



if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    g1 = gevent.spawn(task)         #创建一个协程对象g = gevent.spawn(func,a,b,c,x=1,y=2),函数,位置参数,关键字参数
    g2 = gevent.spawn(eat)
    g1.join()                   #等待g1结束     可以写成:gevent.joinall([g1, g2])
    g2.join()
    print(time.time() - start)
    print(current_thread().getName())
########
DummyThread-1 111           #Dummy Thread-1  假线程
DummyThread-2 333
DummyThread-1 222
DummyThread-2 444
3.001171827316284           #并发效果
MainThread

如果函数有返回值:

g1.value   #拿到func1的返回值

我们可以用threading.current_thread().getName()来查看每个g1和g2，查看的结果为DummyThread-n，即假线程