Python之路，day11-Python基础

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进程
一个程序需要运行所需的资源的集合
每个进程数据是独立的
每个进程里至少有一个线程
进程里可以有多个线程
线程数据是共享的

一个进程的多个线 6程可以充分利用多核cpu

multiprocessing
    pipe
    queue
        实现的是进程间的数据传递，通信

    manager 实现了多进程间的数据共享

        进程间共享数据的代价是高昂的，所以要尽量避免进程间的数据共享

        线程间的数据本来就是共享的
        线程要修改同一份数据，必须加锁，互斥锁mutex
    event
        线程间交互

生产者消费者模型
    解耦 （降低进程间的依赖性）
    提高程序运行效率

    queue
        FIFO
        LIFO
        优先级queue
适用场景：
    线程：
        I/O密集型（I/O不占用cpu)，socket 爬虫 web
    进程：cpu运算密集型，金融分析

1. Gevent协程

   1. 协程

      协程，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。

      协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此：

      协程能保留上一次调用时的状态（即所有局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置。

      协程的好处：

      • 无需线程上下文切换的开销
      • 无需原子操作锁定及同步的开销
        • 　　"原子操作(atomic operation)是不需要synchronized"，所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序是不可以被打乱，或者切割掉只执行部分。视作整体是原子性的核心。
      • 方便切换控制流，简化编程模型
      • 高并发+高扩展性+低成本：一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。

      缺点：

      • 无法利用多核资源：协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写的绝大部分应用都没有这个必要，除非是cpu密集型应用。
      • 进行阻塞（Blocking）操作（如IO时）会阻塞掉整个程序

   2. 协程标准定义，即符合什么条件就能称之为协程：

      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

       

   3. Greenlet

   1. greenlet是一个用C实现的协程模块，相比与python自带的yield，它可以使你在任意函数之间随意切换，而不需把这个函数先声明为generator

       # -*- coding:utf-8 -*-
      
       from greenlet import greenlet
      
       def test1():
           print(12)
           gr2.switch()
           print(34)
           gr2.switch()
      
       def test2():
           print(56)
           gr1.switch()
           print(78)
      
       gr1 = greenlet(test1)
       gr2 = greenlet(test2)
       gr1.switch()
      

   4. Gevent

      1. 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。

          import gevent
         
          def func1():
              print('\033[31;1m李闯在跟海涛搞...\033[0m')
              gevent.sleep(2)
              print('\033[31;1m李闯又回去跟继续跟海涛搞...\033[0m')
         
          def func2():
              print('\033[32;1m李闯切换到了跟海龙搞...\033[0m')
              gevent.sleep(1)
              print('\033[32;1m李闯搞完了海涛，回来继续跟海龙搞...\033[0m')
         
          gevent.joinall([
              gevent.spawn(func1),
              gevent.spawn(func2),
              #gevent.spawn(func3),
          ])

      2. 同步与异步的性能区别

         import gevent
         
         def task(pid):
             """
             Some non-deterministic task
             """
             gevent.sleep(0.5)
             print('Task %s done' % pid)
         
         def synchronous():
             for i in range(1,10):
                 task(i)
         
         def asynchronous():
             threads = [gevent.spawn(task, i) for i in range(10)]
             gevent.joinall(threads)
         
         print('Synchronous:')
         synchronous()
         
         print('Asynchronous:')
         asynchronous()

2. Select\Poll\Epoll异步IO与事件驱动

　　　　select 多并发socket 例子

　　　　server

　　　　

 #_*_coding:utf-8_*_
 __author__ = 'Alex Li'

 import select
 import socket
 import sys
 import queue

 server = socket.socket()
 server.setblocking(0)

 server_addr = ('localhost',10000)

 print('starting up on %s port %s' % server_addr)
 server.bind(server_addr)

 server.listen(5)

 inputs = [server, ] #自己也要监测呀,因为server本身也是个fd
 outputs = []

 message_queues = {}

 while True:
     print("waiting for next event...")

     readable, writeable, exeptional = select.select(inputs,outputs,inputs) #如果没有任何fd就绪,那程序就会一直阻塞在这里

     for s in readable: #每个s就是一个socket

         if s is server: #别忘记,上面我们server自己也当做一个fd放在了inputs列表里,传给了select,如果这个s是server,代表server这个fd就绪了,
             #就是有活动了, 什么情况下它才有活动? 当然 是有新连接进来的时候 呀
             #新连接进来了,接受这个连接
             conn, client_addr = s.accept()
             print("new connection from",client_addr)
             conn.setblocking(0)
             inputs.append(conn) #为了不阻塞整个程序,我们不会立刻在这里开始接收客户端发来的数据, 把它放到inputs里, 下一次loop时,这个新连接
             #就会被交给select去监听,如果这个连接的客户端发来了数据 ,那这个连接的fd在server端就会变成就续的,select就会把这个连接返回,返回到
             #readable 列表里,然后你就可以loop readable列表,取出这个连接,开始接收数据了, 下面就是这么干 的

             message_queues[conn] = queue.Queue() #接收到客户端的数据后,不立刻返回 ,暂存在队列里,以后发送

         else: #s不是server的话,那就只能是一个 与客户端建立的连接的fd了
             #客户端的数据过来了,在这接收
             data = s.recv(1024)
             if data:
                 print("收到来自[%s]的数据:" % s.getpeername()[0], data)
                 message_queues[s].put(data) #收到的数据先放到queue里,一会返回给客户端
                 if s not  in outputs:
                     outputs.append(s) #为了不影响处理与其它客户端的连接 , 这里不立刻返回数据给客户端

             else:#如果收不到data代表什么呢? 代表客户端断开了呀
                 print("客户端断开了",s)

                 if s in outputs:
                     outputs.remove(s) #清理已断开的连接

                 inputs.remove(s) #清理已断开的连接

                 del message_queues[s] ##清理已断开的连接

     for s in writeable:
         try :
             next_msg = message_queues[s].get_nowait()

         except queue.Empty:
             print("client [%s]" %s.getpeername()[0], "queue is empty..")
             outputs.remove(s)

         else:
             print("sending msg to [%s]"%s.getpeername()[0], next_msg)
             s.send(next_msg.upper())

     for s in exeptional:
         print("handling exception for ",s.getpeername())
         inputs.remove(s)
         if s in outputs:
             outputs.remove(s)
         s.close()

         del message_queues[s]

client

 #_*_coding:utf-8_*_
 __author__ = 'Alex Li'

 import socket
 import sys

 messages = [ b'This is the message. ',
              b'It will be sent ',
              b'in parts.',
              ]
 server_address = ('localhost', 10000)

 # Create a TCP/IP socket
 socks = [ socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM),
           socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM),
           ]

 # Connect the socket to the port where the server is listening
 print('connecting to %s port %s' % server_address)
 for s in socks:
     s.connect(server_address)

 for message in messages:

     # Send messages on both sockets
     for s in socks:
         print('%s: sending "%s"' % (s.getsockname(), message) )
         s.send(message)

     # Read responses on both sockets
     for s in socks:
         data = s.recv(1024)
         print( '%s: received "%s"' % (s.getsockname(), data) )
         if not data:
             print(sys.stderr, 'closing socket', s.getsockname() )
 复制代码

selectors模块

 import selectors
 import socket

 sel = selectors.DefaultSelector()

 def accept(sock, mask):
     conn, addr = sock.accept()  # Should be ready
     print('accepted', conn, 'from', addr)
     conn.setblocking(False)
     sel.register(conn, selectors.EVENT_READ, read)

 def read(conn, mask):
     data = conn.recv(1000)  # Should be ready
     if data:
         print('echoing', repr(data), 'to', conn)
         conn.send(data)  # Hope it won't block
     else:
         print('closing', conn)
         sel.unregister(conn)
         conn.close()

 sock = socket.socket()
 sock.bind(('localhost', 10000))
 sock.listen(100)
 sock.setblocking(False)
 sel.register(sock, selectors.EVENT_READ, accept)

 while True:
     events = sel.select()
     for key, mask in events:
         callback = key.data
         callback(key.fileobj, mask)