python开发之协程

协程简介

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

协程本质上是一个线程，能够在多个任务之间切换来节省一些IO时间。

协程的优点：

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

协程的缺点：

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））

Gevent模块

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。

遇到IO主动切换

import gevent
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)
    gevent.sleep(2)
    print('%s eat 2' %name)

def play(name):
    print('%s play 1' %name)
    gevent.sleep(1)
    print('%s play 2' %name)


g1=gevent.spawn(eat,'egon') 
g2=gevent.spawn(play,name='egon')
g1.join()
g2.join()
#或者gevent.joinall([g1,g2])
print('主')

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

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

例如：

from gevent import monkey;monkey.patch_all()

import gevent
import time
def eat():
    print('eat food 1')
    time.sleep(2)
    print('eat food 2')

def play():
    print('play 1')
    time.sleep(1)
    print('play 2')

g1=gevent.spawn(eat)
g2=gevent.spawn(play)
gevent.joinall([g1,g2])
print('主')

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

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import threading
import gevent
import time
def eat():
    print(threading.current_thread().getName()) #DummyThread-1
    print('eat food 1')
    time.sleep(2)
    print('eat food 2')

def play():
    print(threading.current_thread().getName()) #DummyThread-2
    print('play 1')
    time.sleep(1)
    print('play 2')

g1=gevent.spawn(eat) # 创建一个协程对象
g2=gevent.spawn(play)
gevent.joinall([g1,g2]) # 等待
print('主')
# g1.value 拿到返回值
#查看threading.current_thread().getName()

注：进程和线程的任务切换由操作系统来完成，而协程之间的切换由程序（代码）来完成，只有遇到协程模块能识别的IO操作的时候，程序才会进行任务切换，实现并发的效果。

Gevent之同步异步

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import time

def task():
    time.sleep(1)
    print('task...')

def synchronize():  # 同步
    for i in range(10):
        task()

def async():
    g_list = []
    for i in range(10): # 异步
        g = gevent.spawn(task)
        g_list.append(g)
    gevent.joinall(g_list) # for g in g_list;g.join()
synchronize() # 现象是一个一个出来
async() # 一下子都出来了

利用协程做简单的爬虫

from gevent import monkey;monkey.patch_all()

import gevent
import time
from urllib.request import urlopen

def get_url(url):
    response = urlopen(url)
    content = response.read().decode('utf8')
    return len(content)

g1 = gevent.spawn(get_url,'http://www.baidu.com')
g2 = gevent.spawn(get_url,'http://www.sogo.com')
g3 = gevent.spawn(get_url,'http://www.taobao.com')
g4 = gevent.spawn(get_url,'http://www.jd.com')
gevent.joinall([g1,g2,g3,g4])
print(g1.value)
print(g2.value)
print(g3.value)
print(g4.value)