Python之旅.第九章.并发编程。

一、异步+回调机制

a、问题引入

问题：

1）任务的返回值不能得到及时的处理，必须等到所有任务都运行完毕才能统一进行处理

2）解析的过程是串行执行的,如果解析一次需要花费2s,解析9次则需要花费18s

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor,ThreadPoolExecutor

import os

import requests

import time

import random

 

def get(url):

    print('%s GET %s' %(os.getpid(),url))

    response=requests.get(url)

    time.sleep(random.randint(1,3))

    if response.status_code == 200:

        return response.text

 

def pasrse(res):

    print('%s 解析结果为：%s' %(os.getpid(),len(res)))

 

if __name__ == '__main__':

    urls=[

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.python.org',

    ]

    pool=ProcessPoolExecutor(4)

    objs=[]

    for url in urls:

        obj=pool.submit(get,url)

        objs.append(obj)

 

    pool.shutdown(wait=True)

 

    for obj in objs:

        res=obj.result()

        pasrse(res)

 

b、进阶解决方案： 可以解决上述两个问题，但使得获取信息函数set和解析信息函数pasrse耦合到了一起

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor,ThreadPoolExecutor

import requests

import os

import time

import random

 

def get(url):

    print('%s GET %s' %(os.getpid(),url))

    response=requests.get(url)

    time.sleep(random.randint(1,3))

 

    if response.status_code == 200:

        pasrse(response.text)

 

def pasrse(res):

    print('%s 解析结果为：%s' %(os.getpid(),len(res)))

 

if __name__ == '__main__':

    urls=[

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.python.org',

 

    ]

    pool=ProcessPoolExecutor(4)

    for url in urls:

        pool.submit(get,url)

 

c1、终极解决方案： 可以解决上述两个问题，同时使获取信息函数set和解析信息函数pasrse解耦合（进程版）

主进程作为回调的执行者

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor,ThreadPoolExecutor

import requests

import os

import time

import random

 

def get(url):

    print('%s GET %s' %(os.getpid(),url))

    response=requests.get(url)

    time.sleep(random.randint(1,3))

 

    if response.status_code == 200:

        # 干解析的活

        return response.text

 

def pasrse(obj):  #后续回调是obj会将自身传给pasrse，所以pasrse必须有且仅有一个参数

    res=obj.result()

    print('%s 解析结果为：%s' %(os.getpid(),len(res)))

 

if __name__ == '__main__':

    urls=[

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.python.org',

    ]

 

    pool=ProcessPoolExecutor(4)

    for url in urls:

        obj=pool.submit(get,url)

        obj.add_done_callback(pasrse)

 

    print('主进程',os.getpid())

 

c2、终极解决方案： 可以解决上述两个问题，同时使获取信息函数set和解析信息函数pasrse解耦合（线程版）

哪个子进程空闲就由那个子进程作为回调的执行者

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor,ThreadPoolExecutor

from threading import current_thread

import requests

import os

import time

import random

 

def get(url):

    print('%s GET %s' %(current_thread().name,url))

    response=requests.get(url)

    time.sleep(random.randint(1,3))

 

    if response.status_code == 200:

        # 干解析的活

        return response.text

 

def pasrse(obj):

    res=obj.result()

    print('%s 解析结果为：%s' %(current_thread().name,len(res)))

 

if __name__ == '__main__':

    urls=[

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.baidu.com',

        'https://www.python.org',

    ]

    pool=ThreadPoolExecutor(4)

    for url in urls:

        obj=pool.submit(get,url)

        obj.add_done_callback(pasrse)

 

    print('主线程',current_thread().name)

 

二、线程queue

import queue

 

q=queue.Queue(3) #队列：先进先出

q.put(1)

q.put(2)

q.put(3)

# q.put(4)       #阻塞

print(q.get())

print(q.get())

print(q.get())

 

q=queue.LifoQueue(3) #堆栈：后进先出

q.put('a')

q.put('b')

q.put('c')

print(q.get())

print(q.get())

print(q.get())

 

q=queue.PriorityQueue(3) #优先级队列:可以以小元组的形式往队列里存值，第一个元素代表优先级，数字越小优先级越高

q.put((10,'user1'))

q.put((-3,'user2'))

q.put((-2,'user3'))

print(q.get())

print(q.get())

print(q.get())

 

三、线程event

a、案例一： 等待check重置event内的值后，connect从event.wait()后继续运行

from threading import Event,current_thread,Thread

import time

 

event=Event()   #event内部维护着一个全局变量

 

def check():

    print('%s 正在检测服务是否正常....' %current_thread().name)

    time.sleep(3)

    event.set() #改变event中的全局变量的值

 

def connect():

    print('%s 等待连接...' %current_thread().name)

    event.wait() #等待全局变量的值被重置；如果括号中为1，即只等1秒

    print('%s 开始连接...' % current_thread().name)

 

if __name__ == '__main__':

    t1=Thread(target=connect)

    t2=Thread(target=connect)

    t3=Thread(target=connect)

    c1=Thread(target=check)

    t1.start()

    t2.start()

    t3.start()

c1.start()

 

b、案例二：三次刷尝试后退出

from threading import Event,current_thread,Thread

import time

 

event=Event()

 

def check():

    print('%s 正在检测服务是否正常....' %current_thread().name)

    time.sleep(5)

    event.set()

 

def connect():

    count=1

    while not event.is_set():

        if count ==  4:

            print('尝试的次数过多，请稍后重试')

            return

        print('%s 尝试第%s次连接...' %(current_thread().name,count))

        event.wait(1)

        count+=1

    print('%s 开始连接...' % current_thread().name)

 

if __name__ == '__main__':

    t1=Thread(target=connect)

    t2=Thread(target=connect)

    t3=Thread(target=connect)

    c1=Thread(target=check)

    t1.start()

    t2.start()

    t3.start()

    c1.start()

 

四、协程

1、单线程下实现并发:协程 （为了提高效率；但不是说所有协程都会提升效率）

   并发指的多个任务看起来是同时运行的；并发实现的本质：切换+保存状态

   有效的协程在一定程度‘骗过’了CPU；通过自己内部协调，一遇到IO就切到自己的其他程序中，使得CPU以为这个程序一直在运行，从而使其更有可能处于就绪态或运行态，以更多的占用CPU。

2、实现并发的三种手段：

a）单线程下的并发；由程序自己控制，相对速度快

b）多线程下的并发；由操作系统控制，相对速度较慢

c）多进程下的并发；由操作系统控制，相对速度慢

 

3、基于yield保存状态,实现两个任务直接来回切换,即并发的效果 （但yield不会遇到阻塞自动切程序）

   PS:如果每个任务中都加上打印,那么明显地看到两个任务的打印是你一次我一次,即并发执行的.

 

import time

def consumer():

    '''任务1:接收数据,处理数据'''

    while True:

        x=yield

 

def producer():

    '''任务2:生产数据'''

    g=consumer()

    next(g)

    for i in range(10000000):

        g.send(i)

 

start=time.time()

producer() #1.0202116966247559

stop=time.time()

print(stop-start)

 

# 纯计算的任务并发执行

import time

def task1():

    res=1

    for i in range(1000000):

        res+=i

        yield

        time.sleep(10000)  #yield不会自动跳过阻塞

        print('task1')

 

def task2():

    g=task1()

    res=1

    for i in range(1000000):

        res*=i

        next(g)

        print('task2')

 

start=time.time()

task2()

stop=time.time()

print(stop-start)

 

五、单线程下实现遇到IO切换

1、 用greenlet（封装yield，遇到IO不自动切）

from greenlet import greenlet

import time

 

def eat(name):

    print('%s eat 1' %name)

    time.sleep(30)

    g2.switch('alex')  #只在第一次切换时传值

    print('%s eat 2' %name)

    g2.switch()

def play(name):

    print('%s play 1' %name)

    g1.switch()

    print('%s play 2' %name)

 

g1=greenlet(eat)

g2=greenlet(play)

g1.switch('egon')

 

2、 用gevent模块（封装greenlet，不处理的话，遇到自己的IO才主动切）

import gevent

 

def eat(name):

    print('%s eat 1' %name)

    gevent.sleep(5)  #换成time.sleep(5),不会自动切

    print('%s eat 2' %name)

def play(name):

    print('%s play 1' %name)

    gevent.sleep(3)

    print('%s play 2' %name)

 

g1=gevent.spawn(eat,'egon')

g2=gevent.spawn(play,'alex')

 

# gevent.sleep(100)

# g1.join()

# g2.join()

gevent.joinall([g1,g2])

 

3、 用gevent模块（封装greenlet，处理的话，遇到其他IO也主动切）

from gevent import monkey;monkey.patch_all()

from threading import current_thread

import gevent

import time

 

def eat():

    print('%s eat 1' %current_thread().name)

    time.sleep(5)

    print('%s eat 2' %current_thread().name)

def play():

    print('%s play 1' %current_thread().name)

    time.sleep(3)

    print('%s play 2' %current_thread().name)

 

g1=gevent.spawn(eat)

g2=gevent.spawn(play)

 

# gevent.sleep(100)

# g1.join()

# g2.join()

print(current_thread().name)

gevent.joinall([g1,g2])