Python之协程

协程操作是单线程进行的，协程通过自拟寄存器记录上下文和栈，实现单线程的高并发

与多线程相比，协程的特点：

　　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
　　4.一个协程遇到I/O操作自动切换到其它协程

1.通过yield实现简单的生产者消费者模型，拟协程

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Wongdu

import time

# 消费者，通过yield把该函数变成一个生成器
def consumer(name):
    print("%s 准备好开始吃蛋糕啦~~~" % name)
    while True:
        # 当yield被赋值时，该函数才继续往下执行代码
        dangao = yield
        print("[%s] 被%s吃啦~~~" % (dangao, name))
        time.sleep(1)

# 生产者
def producer(p_name):
    # 通过生成器的__next__()方法把生成器执行到yield的位置
    c1.__next__()
    c2.__next__()
    n = 0
    while True:
        dangao = '蛋糕%s' % n
        print("33[41;1m[%s] 被[%s]制作出来啦~~33[0m" % (dangao, p_name))
        # 为消费者对象的yield赋值
        c1.send(dangao)
        c2.send(dangao)
        # time.sleep(1)
        n += 1

if __name__ == '__main__':
    c1 = consumer(name='Caiyun')
    c2 = consumer(name='Dudu')

    p = producer(p_name='蛋糕贾师傅')

2.协程之greenlet实现手动I/O切换

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Wong Du

'''
协程操作是单线程进行的，协程通过自拟寄存器记录上下文和栈，实现单线程的高并发
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
4.一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程
'''

'''
通过greenlet实现协程间的手动切换
'''
from greenlet import greenlet

def run1():
    print(12)
    # 切换到gr2协程执行
    gr2.switch()
    print(34)
    gr2.switch()

def run2():
    print(56)
    # 切换到gr1协程执行
    gr1.switch()
    print(78)

# 注册协程，记录当前协程状态（类似线程中寄存器位置状态记录）
gr1 = greenlet(run1)
gr2 = greenlet(run2)

# 切换到gr1协程执行
gr1.switch()

3.协程之gevent实现自动I/O切换

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Wong Du

'''
1.在协程中，通常在遇到I/O读写阻塞时，才进行协程间切换
2.默认情况下，gevent只能识别gevent下的I/O阻塞，如gevent.sleep()，不能识别time.sleep()阻塞
3.通过monkey.patch_all()方法，可以识别python中大部分的I/O阻塞，如time.sleep()
4.下面代码介绍gevent实现自动I/O切换
'''

import gevent
import time

# 通过monkey里的patch_all方法，可以识别python中基本全部I/O阻塞
# from gevent import monkey
# monkey.patch_all()

# 记录程序开始执行时间
start_time = time.time()

def func1():
    print("Running in the func1...")
    # 模拟I/O阻塞，睡2秒
    gevent.sleep(2)
    # time.sleep(2)
    print("33[31;1mRunning in the func1 again...33[0m")

def func2():
    print("Running in the func2...")
    # 模拟I/O阻塞，睡1秒
    gevent.sleep(1)
    # time.sleep(1)
    print("33[32;1mRunning in the func2 again...33[0m")

def func3():
    print("Running in the func3...")
    # 模拟I/O阻塞，睡0.5秒
    gevent.sleep(0.5)
    # time.sleep(0.5)
    print("33[33;1mRunning in the func3 again...33[0m")


# 通过joinall方法以列表的方式注册多个协程
gevent.joinall(
    [
        # 注册和自动运行协程，并记录当前协程状态（类似线程中寄存器位置状态记录）
        gevent.spawn(func1),
        gevent.spawn(func2),
        gevent.spawn(func3),
    ]
)

# 计算程序执行完成花费时间
print("33[41;1mspeed time:%s33[0m" % (time.time()-start_time))
'''
运行结果：
    Running in the func1...
    Running in the func2...
    Running in the func3...
    Running in the func3 again...
    Running in the func2 again...
    Running in the func1 again...
    speed time:2.014172315597534
'''

4.两个协程实现简单异步效果实例

　　4.1 爬虫之协程gevent

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Wong Du

import time, gevent
from urllib.request import urlopen

# 为当前程序的所有io操作添加gevent可识别的标记，效果类似gevent.sleep()
from gevent import monkey
monkey.patch_all()

# 爬虫函数
def func(url):
    print("Get:", url)
    # 打开网页url并接收返回结果
    resq = urlopen(url)
    # 读取请求返回数据的html页面，以字符串的格式
    data = resq.read()
    print("%s size: %s" % (url, len(data)))

# 要爬取的网页url列表
urls = [
    'https://www.python.org/',
    'https://www.imooc.com/',
    'https://www.cnblogs.com/',
]

# 计算通过同步执行爬虫程序花费的时间
sync_start_time = time.time()
for url in urls:
    func(url)
print("33[31;1msync speed time: %s33[0m" %(time.time()-sync_start_time))
# 结果：sync speed time: 3.6082065105438232

# 计算通过协程异步执行爬虫程序花费的时间
async_start_time = time.time()
gevent.joinall(
    [
        gevent.spawn(func, 'https://www.python.org/'),
        gevent.spawn(func, 'https://www.imooc.com/'),
        gevent.spawn(func, 'https://www.cnblogs.com/'),
    ]
)
print("33[32;1masync speed time: %s33[0m" % (time.time()-async_start_time))
# 结果：async speed time: 0.5860333442687988

　　4.2 通过gevent实现一个简单的异步socket连接处理，实现单线程下的socket连接高并发

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Wong Du

import socket
HOST = "localhost"
Port = 8001
client = socket.socket()
client.connect((HOST, Port))

while True:
    cmd = input("%s#" % HOST)
    if not cmd:
        continue
    client.send(cmd.encode())
    data = client.recv(1024)
    print(data.decode())

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Wong Du

import socket, gevent

# 为当前程序的所有io操作添加gevent可识别的标记，效果类似gevent.sleep()
from gevent import monkey
monkey.patch_all()

# 建立连接，并注册协程
def server(port):
    serve = socket.socket()
    serve.bind(("0.0.0.0", port))
    serve.listen(3)

    while True:
        # 等待连接接入，阻塞，当有连接接入时，往下执行
        conn, addr = serve.accept()

        # 注册协程，通过gevent记录并监测该协程的状态(阻塞时切换)
        gevent.spawn(handle_request, conn)

# 连接处理函数
def handle_request(conn):
    print(conn)
    try:
        while True:
            res = conn.recv(1024)
            print(res.decode())
            conn.send(res)
            if not res:
                print("client %s is not connected..." % conn.addr)
                conn.shutdown(socket.SHUT_WR)
    except Exception as e:
        print(e)
    finally:
        print("---exec done---")
        conn.close()

if __name__ == "__main__":
    server(8001)