协程,又称微线程,纤程。英文名Coroutine。一句话说明什么是协程:协程是一种用户态的轻量级线程,所以操作系统是不知道的。
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,就相当于进入上一次调用的状态,换种说法:进入上一次离开时所处逻辑流的位置。
协程的好处:
缺点:
使用yield实现协程操作例子
def consumer(name):
print("--->starting eating baozi...")
while True:
new_baozi = yield #可实现并发
print("[%s] is eating baozi %s" % (name, new_baozi))
# time.sleep(1)
def producer():
r = con.__next__()
r = con2.__next__()
n = 0
while n < 5:
#若此处想阻塞,如何切换协程
n += 1
con.send(n)
con2.send(n)
print("\033[32;1m[producer]\033[0m is making baozi %s" % n)
if __name__ == '__main__':
con = consumer("c1")
con2 = consumer("c2")
p = producer()
协程一个标准定义,即符合什么条件就能称之为协程:
以上例子有一个问题,即单纯使用yield无法在需要阻塞时自动切换到其他协程。
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.
from greenlet import greenlet
def test1():
print(12)
gr2.switch()
print(34)
gr2.switch()
def test2():
print(56)
gr1.switch()
print(78)
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()
输出:
12
56
34
78
感觉确实用着比generator还简单了呢,但好像还没有解决一个问题,就是遇到IO操作,自动切换,对不对?
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。
import gevent
def func1():
print('\033[31;1mfun1 begin...\033[0m')
gevent.sleep(2)
print('\033[31;1mfun1 end...\033[0m')
def func2():
print('\033[32;1mfunc2 begin...\033[0m')
gevent.sleep(1)
print('\033[32;1mfunc2 end...\033[0m')
gevent.joinall([
gevent.spawn(func1),
gevent.spawn(func2),
])
输出:
fun1 begin...
func2 begin...
func2 end...
fun1 end...
同步与异步的性能区别
import gevent
import datetime
def task(pid):
"""
Some non-deterministic task
"""
gevent.sleep(0.5)
print('Task %s done' % pid)
def synchronous():
beginTime = datetime.datetime.now()
for i in range(1, 10):
task(i)
endTime = datetime.datetime.now()
print("speed time:%is"%(endTime-beginTime).total_seconds())
def asynchronous():
beginTime = datetime.datetime.now()
threads = [gevent.spawn(task, i) for i in range(10)]
gevent.joinall(threads)
endTime = datetime.datetime.now()
print("speed time:%is" % (endTime - beginTime).total_seconds())
print('Synchronous:')
synchronous()
print('Asynchronous:')
asynchronous()
输出:
Synchronous:
Task 1 done
Task 2 done
Task 3 done
Task 4 done
Task 5 done
Task 6 done
Task 7 done
Task 8 done
Task 9 done
speed time:4s
Asynchronous:
Task 0 done
Task 1 done
Task 2 done
Task 3 done
Task 4 done
Task 5 done
Task 6 done
Task 7 done
Task 8 done
Task 9 done
speed time:0s
上面程序的重要部分是将task函数封装到Greenlet内部线程的gevent.spawn
。 初始化的greenlet列表存放在数组threads
中,此数组被传给gevent.joinall
函数,后者阻塞当前流程,并执行所有给定的greenlet。执行流程只会在 所有greenlet执行完后才会继续向下走。
遇到IO阻塞时会自动切换任务
from gevent import monkey
monkey.patch_all()
import gevent
from urllib.request import urlopen
def f(url):
print('GET: %s' % url)
resp = urlopen(url)
data = resp.read()
print('%d bytes received from %s.' % (len(data), url))
gevent.joinall([
gevent.spawn(f, 'https://www.python.org/'),
gevent.spawn(f, 'https://www.yahoo.com/'),
gevent.spawn(f, 'https://github.com/'),
])
输出:
通过gevent实现单线程下的多socket并发
server side
import gevent
from gevent import socket, monkey
monkey.patch_all()
def server(port):
s = socket.socket()
s.bind(('0.0.0.0', port))
s.listen(500)#最多监听500个连接
while True:
cli, addr = s.accept()
gevent.spawn(handle_request, cli)
def handle_request(conn):
try:
while True:
data = conn.recv(1024)
print("recv:", data)
conn.send(data)
if not data:
conn.shutdown(socket.SHUT_WR)
except Exception as ex:
print(ex)
finally:
conn.close()
if __name__ == '__main__':
server(8001)
client side
import socket
HOST = 'localhost' # The remote host
PORT = 8001 # The same port as used by the server
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
while True:
msg = bytes(input(">>:"), encoding="utf8")
s.sendall(msg)
data = s.recv(1024)
print('Received', repr(data))
s.close()