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  • Python的学习之旅———协程

    一  总结

    并发的解决方案

      1 多进程

      2 多线程

    总结两点:

       什么叫并发:看起来同时运行,

       如何实现并发:切换+保存状态

       进程线程都是由操作系统调度的

    并发的解决方案2:

      协程:单线程下实现的并发,应用程序级别的切换,操作系统无法感知

      找到一种解决方案:在多个任务直接切换+保存状态

    对于单线程下,我们不可避免程序中出现io操作,但如果我们能在自己的程序中(即用户程序级别,而非操作系统级别)控制单线程下的多个任务能在一个任务遇到io阻塞时就切换到另外一个任务去计算,这样就保证了该线程能够最大限度地处于就绪态,即随时都可以被cpu执行的状态,相当于我们在用户程序级别将自己的io操作最大限度地隐藏起来,从而可以迷惑操作系统,让其看到:该线程好像是一直在计算,io比较少,从而更多的将cpu的执行权限分配给我们的线程。

    协程

    协程的本质就是在单线程下,由用户自己控制一个任务遇到io阻塞了就切换另外一个任务去执行,以此来提升效率。为了实现它,我们需要找寻一种可以同时满足以下条件的解决方案:

    1,可以控制多个任务之间的切换,切换之前将任务的状态保存下来,以便重新运行时,可以基于暂停的位置继续执行。
    2,作为1的补充:可以检测io操作,在遇到io操作的情况下才发生切换

    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)

    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

      

    三 Greenlet

     1 from greenlet import greenlet
     2 
     3 def eat(name):
     4     print('%s eat 1' %name)
     5     g2.switch('egon')
     6     print('%s eat 2' %name)
     7     g2.switch()
     8 def play(name):
     9     print('%s play 1' %name)
    10     g1.switch()
    11     print('%s play 2' %name)
    12 
    13 g1=greenlet(eat)                    固定格式
    14 g2=greenlet(play)            
    15 
    16 g1.switch('egon')#可以在第一次switch时传入参数,以后都不需要

    from greenlet import greenlet   

    g1=greenlet(eat)             # 固定格式

    g2=greenlet(play) 

    g1.switch('egon')             #可以在第一次switch时传入参数,以后都不需要

    四 Gevent介绍

    这才是最终的解决方案

    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。

     1 #用法
     2 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
     3 
     4 g2=gevent.spawn(func2)
     5 
     6 g1.join() #等待g1结束
     7 
     8 g2.join() #等待g2结束
     9 
    10 #或者上述两步合作一步:gevent.joinall([g1,g2])
    11 
    12 g1.value#拿到func1的返回值

    g1,g2 再遇到阻塞的时候就会自动切换另外一个函数上.

    要用gevent,需要将from gevent import monkey;monkey.patch_all()放到文件的开头

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