协程，greenlet原生协程库, gevent库

协程简介

　　协程(coroutine)，又称为微线程，纤程，是一种用户级的轻量级线程。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，在切回来时，恢复之前保存的上下文

和栈。因此协程能保存上一次调用的状态，每次协程重入时，相当于进入上一次调用的状态。

在并发编程中，协程与线程类似，每个协程表示一个执行单元，有自己的本地数据，

与其他协程共享全局数据和其他资源。

　　协程需要用户自己来编写调度逻辑，对于CPU的切换来说，协程是单进程，所以CPU不用

去考虑怎么调度、切换上下文，这就省去了CPU的切换开销，所以协程在一定程度上又好于多线程。

　　Python通过yield提供了对协程的基本支持，但是不完全，而使用第三方gevent库是更好的选择，

gevent提供了比较完善的协程支持。gevent是一个基于协程的Python网络函数库，使用greenlet在

libev事件循环顶部提供了一个高级别并发性的API。主要特性有以下几点：

• 基于libev的快速事件循环，Linux上是epoll机制。
• 基于greenlet的轻量级执行单位。
• API复用了Python标准库里的内容。
• 支持SSL的协作式sockets。
• 可通过线程池或c-ares实现DNS查询。

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目录

 

yield表达式

yield协程下的生产者与消费者问题

greenlet原生协程

gevent协程

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yield表达式

　　在了解协程之前，需要先了解一下生成器中的yield，它不仅可以当做生成器，还能当做一个表达式来使用（yield）

def func():
    x = (yield)
    print(x)
    x = (yield)

g = func()
print(next(g))  # 这是第一个yield，就暂停了
g.send('hello world')   # 恢复暂停位置，将第一个yield赋值，
                        # x = hello world，然后又执行到yield，暂停

-->
None
hello world

Process finished with exit code 0

需要注意的是：    send跟next一样，可以继续暂停的执行，并把send括号里面的东西变成返回值

　　　　　　　　没有next开始，就不能使用send！

yield协程下的生产者与消费者问题

import random, time

def consumer():
    while True:
        item = (yield)  # 接收send的传递内容
        print('消费了%s' % item)
        time.sleep(1)

def producer(consumer): # 主函数
    next(consumer)  # 开启协程
    while True:
        item = random.randint(0, 99)
        print('生产了%s' % item)
        consumer.send(item)     # 发送
        time.sleep(1)

c = consumer()  # 生成器对象
producer(c)   

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greenlet原生协程

　　greenlet属于三方库，通过 pip install greenlet 安装

　　什么是greenlet呢？

　　　　CPython（标准python）能够通过生成器来实现协程，但使用起来并不方便而python的衍生版Stackless python，实现了原生的协程，便于利用。

　　　　于是将stackless中关于协程的代码单独拿出来做成了CPython的扩展包

　　　　也就是python环境下的原生协程包

　　greenlet的价值

　　　　一  高性能的远程协程

　　　　二   语义更加明确的显示切换

　　　　三   直接将函数包装成协程，保持原有代码风格

greenlet下的生产者与消费者问题

from greenlet import greenlet
from time import sleep
from random import randint

def consumer():
    while True:
        item = p.switch()   # 切换p，开始暂停，等待恢复（只有恢复的时候才能收到数据）
        print('消费了%s' % item)
        sleep(1)

def producer():
    while True:
        item = randint(0, 99)
        print('生产了%s' % item)
        c.switch(item)      # 暂停当前协程，并且切换到指定的协程，传参
        sleep(1)

c = greenlet(consumer)  # 直接封装成协程
p = greenlet(producer)
c.switch()  # 相当于next的作用，开启协程

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 gevent协程

　　什么是gevent？

　　　　gevent开始之前可以先了解一下IO多路复用的epoll

　　　　gevent通过封装了libev（基于epoll）和greenlet两个库，可以实现类似线程方式的协程

　　　　gevent = epoll + greenlet

　　gevent的价值是什么？

　　　　遇到阻塞就切换到另一个协程继续执行

　　　　　　一  使用基于epoll的libev来避开阻塞

　　　　　　二   使用基于gevent的高效协程来切换执行

　　　　　　三   只有阻塞的时候切换，没有轮询的开销，也没有线程的开销

实现方法：

　　通过 monkey patching功能使得第三方模块变成协作式。

gevent对协程的支持,本质上是 greenlet在实现切换工作。 greenlet工作流程如下:

假如进行访问网络的IO操作时,出现阻塞, greenlet就显式切换到另一段没有被阻塞的代码段执行,

直到原先的阻塞状况消失以后,再自动切换回原来的代码段继续处理。因此, greenlet是一种合理安排的串行方式。

　　由于IO操作非常耗时,经常使程序处于等待状态,有了 gevent为我们自动切换协程,

就保证总有 greenlet在运行,而不是等待IO,这就是协程一般比多线程效率高的原因。

由于切换是在IO操作时自动完成,所以 gevent需要修改 Python自带的一些标准库,将一些常见的阻塞,

如 socket、 select等地方实现协程跳转,这一过程在启动时通过 monkey patch完成。

gevent实现并发服务器

from gevent import monkey; monkey.patch_socket()
# 猴子补丁，将socket替换成一个封装了epoll的socket
from socket import socket
import gevent

server = socket()   # 封装好的socket
server.bind(('', 7788))
server.listen(1000)

def recv(conn):
    while True:
        recv_date = conn.recv(1024).decode()
        if recv_date:
            print(recv_date)
            conn.send(recv_date.encode())
        else:
            conn.close()

while True:
    conn, addr = server.accept()
    # 生成一个协程，并将conn作为参数传入
    gevent.spawn(recv, conn)

gevent实现生产者与消费者问题

import gevent
from gevent import monkey; monkey.patch_all()
# all是所有的能切换成协程的地方全部切换，他包含了socket，一般情况下都是用all
from random import randint
from time import sleep
from gevent.queue import Queue  # gevent里面的队列

queue = Queue(3)

def consumer():
    while True:
        item = queue.get()  # 空就阻塞
        print('消费了%s' % item)
        sleep(1)

def producer():
    while True:
        item = randint(0, 99)
        queue.put(item)     # 满就阻塞 epoll阻塞就切换
        print('生产了%s' % item)
        sleep(1)

c = gevent.spawn(consumer)  #封装成协程
p = gevent.spawn(producer)
gevent.joinall([c, p])  # 等待传入协程结束