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  • Python协程深入理解(转)

    原文:https://www.cnblogs.com/zhaof/p/7631851.html

    从语法上来看,协程和生成器类似,都是定义体中包含yield关键字的函数。
    yield在协程中的用法:

    • 在协程中yield通常出现在表达式的右边,例如:datum = yield,可以产出值,也可以不产出--如果yield关键字后面没有表达式,那么生成器产出None.
    • 协程可能从调用方接受数据,调用方是通过send(datum)的方式把数据提供给协程使用,而不是next(...)函数,通常调用方会把值推送给协程。
    • 协程可以把控制器让给中心调度程序,从而激活其他的协程

    所以总体上在协程中把yield看做是控制流程的方式。

    了解协程的过程

    先通过一个简单的协程的例子理解:

    对上述例子的分析:
    yield 的右边没有表达式,所以这里默认产出的值是None
    刚开始先调用了next(...)是因为这个时候生成器还没有启动,没有停在yield那里,这个时候也是无法通过send发送数据。所以当我们通过next(...)激活协程后,程序就会运行到x = yield,这里有个问题我们需要注意,x = yield这个表达式的计算过程是先计算等号右边的内容,然后在进行赋值,所以当激活生成器后,程序会停在yield这里,但并没有给x赋值。
    当我们调用send方法后yield会收到这个值并赋值给x,而当程序运行到协程定义体的末尾时和用生成器的时候一样会抛出StopIteration异常

    如果协程没有通过next(...)激活(同样我们可以通过send(None)的方式激活),但是我们直接send,会提示如下错误:

    关于调用next(...)函数这一步通常称为”预激(prime)“协程,即让协程向前执行到第一个yield表达式,准备好作为活跃的协程使用

    协程在运行过程中有四个状态:

    1. GEN_CREATE:等待开始执行
    2. GEN_RUNNING:解释器正在执行,这个状态一般看不到
    3. GEN_SUSPENDED:在yield表达式处暂停
    4. GEN_CLOSED:执行结束

    通过下面例子来查看协程的状态:

    接着再通过一个计算平均值的例子来继续理解:

    这里是一个死循环,只要不停send值给协程,可以一直计算下去。
    通过上面的几个例子我们发现,我们如果想要开始使用协程的时候必须通过next(...)方式激活协程,如果不预激,这个协程就无法使用,如果哪天在代码中遗忘了那么就出问题了,所以有一种预激协程的装饰器,可以帮助我们干这件事

    预激协程的装饰器

    下面是预激装饰器的演示例子:

    复制代码
     1 from functools import wraps
     2 
     3 
     4 def coroutine(func):
     5     @wraps(func)
     6     def primer(*args,**kwargs):
     7         gen = func(*args,**kwargs)
     8         next(gen)
     9         return gen
    10     return primer
    11 
    12 
    13 @coroutine
    14 def averager():
    15     total = 0.0
    16     count = 0
    17     average = None
    18     while True:
    19         term = yield average
    20         total += term
    21         count += 1
    22         average = total/count
    23 
    24 
    25 coro_avg = averager()
    26 from inspect import getgeneratorstate
    27 print(getgeneratorstate(coro_avg))
    28 print(coro_avg.send(10))
    29 print(coro_avg.send(30))
    30 print(coro_avg.send(5))
    复制代码

    关于预激,在使用yield from句法调用协程的时候,会自动预激活,这样其实与我们上面定义的coroutine装饰器是不兼容的,在python3.4里面的asyncio.coroutine装饰器不会预激协程,因此兼容yield from

    终止协程和异常处理

    协程中为处理的异常会向上冒泡,传给next函数或send函数的调用方(即触发协程的对象)
    拿上面的代码举例子,如果我们发送了一个字符串而不是一个整数的时候就会报错,并且这个时候协程是被终止了

    从python2.5开始客户端代码在生成器对象上调用两个方法,显示的把异常发送给协程
    分别为:throw和close
    generator.throw:会让生成器在暂停的yield表达式处抛出指定的异常,如果生成器处理了抛出的异常,代码会向前执行到下一个yield表达式,而产出的值会成为调用generator.throw方法代码的返回值。如果生成器没有处理抛出的异常,异常会向上冒泡,传到调用方的上下文中。
    generator.close:会让生成器在暂停的yield表达式处抛出GeneratorExit异常。如果生成器没有处理这个异常,或者抛出了StopIteration异常,调用方不会报错,如果收到GeneratorExit异常,生成器一定不能产出值,否则解释器会抛出RuntimeError异常。生成器抛出的异常会向上冒泡,传给调用方。
    下面是一个例子:

    当传入我们定义的异常时不会影响协程,协程不会停止,可以继续send,但是如果是没有处理的异常的时候,就会报错,并且协程会被终止

    让协程返回值

    通过下面的例子进行演示如何获取协程的返回值:

    复制代码
     1 from collections import namedtuple
     2 
     3 
     4 Result = namedtuple("Result","colunt average")
     5 
     6 
     7 def averager():
     8     total = 0.0
     9     count = 0
    10     average = None
    11     while True:
    12         term = yield
    13         if term is None:
    14             break
    15         total += term
    16         count+=1
    17         average = total/count
    18     return Result(count,average)
    19 
    20 coro_avg = averager()
    21 next(coro_avg)
    22 coro_avg.send(10)
    23 coro_avg.send(30)
    24 coro_avg.send(5)
    25 try:
    26     coro_avg.send(None)
    27 except StopIteration as e:
    28     result = e.value
    29     print(result)
    复制代码

    这样就可以获取到最后的结果:

    其实相对来说上面这种方式获取返回值比较麻烦,而yield from 结构会自动捕获StopIteration异常,这种处理方式与for循环处理StopIteration异常的方式一样,循环机制使我们更容易理解处理异常,对于yield from来说,解释器不仅会捕获StopIteration异常,还会把value属性的值变成yield from表达式的值

    关于yield from

    在生成器gen中使用yield from subgen()时,subgen会获得控制权,把产出的值传给gen的调用方,即调用方可以直接控制subgen,同时,gen会阻塞,等待subgen终止

    yield from x表达式对x对象所做的第一件事是,调用iter(x),从中获取迭代器,因此x可以是任何可迭代的对象

    下面是yield from可以简化yield表达式的例子:

    复制代码
     1 def gen():
     2     for c in "AB":
     3         yield c
     4     for i in range(1,3):
     5         yield i
     6 
     7 print(list(gen()))
     8 
     9 def gen2():
    10     yield from "AB"
    11     yield from range(1,3)
    12 
    13 print(list(gen2()))
    复制代码

    这两种的方式的结果是一样的,但是这样看来yield from更加简洁,但是yield from的作用可不仅仅是替代产出值的嵌套for循环。
    yield from的主要功能是打开双向通道,把最外层的调用方与最内层的子生成器连接起来,这样二者可以直接发送和产出值,还可以直接传入异常,而不用再像之前那样在位于中间的协程中添加大量处理异常的代码

    通过yield from还可以链接可迭代对象

    委派生成器在yield from 表达式处暂停时,调用方可以直接把数据发给子生成器,子生成器再把产出产出值发给调用方,子生成器返回之后,解释器会抛出StopIteration异常,并把返回值附加到异常对象上,此时委派生成器会恢复。

    下面是一个完整的例子代码

    复制代码
     1 from collections import namedtuple
     2 
     3 
     4 Result = namedtuple('Result', 'count average')
     5 
     6 
     7 # 子生成器
     8 def averager():
     9     total = 0.0
    10     count = 0
    11     average = None
    12     while True:
    13         term = yield
    14         if term is None:
    15             break
    16         total += term
    17         count += 1
    18         average = total/count
    19     return Result(count, average)
    20 
    21 
    22 # 委派生成器
    23 def grouper(result, key):
    24     while True:
    25         result[key] = yield from averager()
    26 
    27 
    28 # 客户端代码,即调用方
    29 def main(data):
    30     results = {}
    31     for key,values in data.items():
    32         group = grouper(results,key)
    33         next(group)
    34         for value in values:
    35             group.send(value)
    36         group.send(None) #这里表示要终止了
    37 
    38     report(results)
    39 
    40 
    41 # 输出报告
    42 def report(results):
    43     for key, result in sorted(results.items()):
    44         group, unit = key.split(';')
    45         print('{:2} {:5} averaging {:.2f}{}'.format(
    46             result.count, group, result.average, unit
    47         ))
    48 
    49 data = {
    50     'girls;kg':
    51         [40.9, 38.5, 44.3, 42.2, 45.2, 41.7, 44.5, 38.0, 40.6, 44.5],
    52     'girls;m':
    53         [1.6, 1.51, 1.4, 1.3, 1.41, 1.39, 1.33, 1.46, 1.45, 1.43],
    54     'boys;kg':
    55         [39.0, 40.8, 43.2, 40.8, 43.1, 38.6, 41.4, 40.6, 36.3],
    56     'boys;m':
    57         [1.38, 1.5, 1.32, 1.25, 1.37, 1.48, 1.25, 1.49, 1.46],
    58 }
    59 
    60 
    61 if __name__ == '__main__':
    62     main(data)
    复制代码

    关于上述代码着重解释一下关于委派生成器部分,这里的循环每次迭代时会新建一个averager实例,每个实例都是作为协程使用的生成器对象。

    grouper发送的每个值都会经由yield from处理,通过管道传给averager实例。grouper会在yield from表达式处暂停,等待averager实例处理客户端发来的值。averager实例运行完毕后,返回的值会绑定到results[key]上,while 循环会不断创建averager实例,处理更多的值

    并且上述代码中的子生成器可以使用return 返回一个值,而返回的值会成为yield from表达式的值。

    关于yield from的意义

    关于yield from 六点重要的说明:

    1. 子生成器产出的值都直接传给委派生成器的调用方(即客户端代码)
    2. 使用send()方法发送给委派生成器的值都直接传给子生成器。如果发送的值为None,那么会给委派调用子生成器的__next__()方法。如果发送的值不是None,那么会调用子生成器的send方法,如果调用的方法抛出StopIteration异常,那么委派生成器恢复运行,任何其他异常都会向上冒泡,传给委派生成器
    3. 生成器退出时,生成器(或子生成器)中的return expr表达式会出发StopIteration(expr)异常抛出
    4. yield from表达式的值是子生成器终止时传给StopIteration异常的第一个参数。yield from 结构的另外两个特性与异常和终止有关。
    5. 传入委派生成器的异常,除了GeneratorExit之外都传给子生成器的throw()方法。如果调用throw()方法时抛出StopIteration异常,委派生成器恢复运行。StopIteration之外的异常会向上冒泡,传给委派生成器
    6. 如果把GeneratorExit异常传入委派生成器,或者在委派生成器上调用close()方法,那么在子生成器上调用clsoe()方法,如果它有的话。如果调用close()方法导致异常抛出,那么异常会向上冒泡,传给委派生成器,否则委派生成器抛出GeneratorExit异常
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/ajianbeyourself/p/11261302.html
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