Python-異步[2021-03-08]

1.協(xié)程(Coroutin)

拋磚引玉:子程序昌讲,或者稱為函數(shù),在所有語(yǔ)言中都是層級(jí)調(diào)用减噪,比如A調(diào)用B短绸,B在執(zhí)行過(guò)程中又調(diào)用C车吹,C執(zhí)行完畢返回,B執(zhí)行完畢返回醋闭,最后是A執(zhí)行完畢窄驹。

所有的子程序都是通過(guò)棧實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)線程就是執(zhí)行一個(gè)子程序证逻。

子程序調(diào)用總是一個(gè)入口乐埠,一次返回,調(diào)用順序時(shí)明確的囚企。而協(xié)程的調(diào)用和子程序不同睁搭,協(xié)程看上去也是子程序揽浙。但執(zhí)行過(guò)程中,在子程序內(nèi)部可中斷硬梁,然后轉(zhuǎn)而去執(zhí)行別的子程序滋捶,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再返回來(lái)接著執(zhí)行唬渗。

注意:在一個(gè)子程序中中斷堰酿,去執(zhí)行其他子程序良狈,不是函數(shù)調(diào)用,類似CPU的中斷花吟。比如子程序A,B:

def A():
    print('1')
    print('2')
    print('3')

def B():
    print('x')
    print('y')
    print('z')

假設(shè)由協(xié)程執(zhí)行秸歧,在執(zhí)行A的過(guò)程中厨姚,可以隨時(shí)中斷衅澈,去執(zhí)行B,B也可能再執(zhí)行過(guò)程中中斷再去執(zhí)行A谬墙,結(jié)果可能是:1 2 x y 3 z

看起來(lái)A,B執(zhí)行有點(diǎn)像多線程今布,但協(xié)程的特點(diǎn)在于是一個(gè)線程執(zhí)行,那和多線程相比拭抬,協(xié)程有何優(yōu)勢(shì)部默?

最大的優(yōu)勢(shì)就是協(xié)程極高的執(zhí)行效率。因?yàn)樽映绦蚯袚Q不是線程切換造虎,而是由程序自身控制傅蹂,因此,沒有線程切換的開銷算凿,和多線程比份蝴,線程數(shù)量越多,協(xié)程的性能優(yōu)勢(shì)就越明顯氓轰。

第二大優(yōu)勢(shì)就是不需要多線程的鎖機(jī)制婚夫。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)線程,也不存在同時(shí)寫變量沖突署鸡,在協(xié)程中控制共享資源不加鎖案糙,只需要判斷狀態(tài)就好了限嫌,所以執(zhí)行效率回避多線程高很多。

因?yàn)閰f(xié)程是一個(gè)線程執(zhí)行时捌,那么怎么利用多核cpu呢怒医?最簡(jiǎn)單的辦法就是多進(jìn)程+協(xié)程,既充分利用多核奢讨,又充分發(fā)揮協(xié)程的高效率裆熙,可獲得極高的性能。

Python對(duì)協(xié)程的支持是通過(guò)generator實(shí)現(xiàn)的禽笑。

    再generator中入录,我們不但可以通過(guò)for循環(huán)來(lái)迭代。還可以不斷調(diào)用next()函數(shù)獲取由yield語(yǔ)句返回的下一個(gè)值佳镜。但是Python的yield不但可以返回一個(gè)值僚稿,它還可以接受調(diào)用者發(fā)出的參數(shù)。

例子:傳統(tǒng)的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型是一個(gè)線程寫消息蟀伸,一個(gè)線程取消息蚀同,通過(guò)鎖機(jī)制控制隊(duì)列和等待,但一不小心就可能死鎖啊掏。

如果改用協(xié)程蠢络,生產(chǎn)者生產(chǎn)消息后,直接通過(guò)yield跳轉(zhuǎn)到消費(fèi)者開始執(zhí)行迟蜜,待消費(fèi)者執(zhí)行完畢后刹孔,切換回生產(chǎn)者繼續(xù)生產(chǎn),效率極高:

def consumer():
    r = ""
    while True:
        n = yield r
        if not n:
            return
        print('[CONSUMER]Consuming%s...'%n)
        r = '200OK'
        
def produce(c):
    c.send(None)
    n = 0
    while n < 5:
        n = n + 1
        print("[producer]Producing%...")
        r = c.send(n)
        print(""[PRODUCER]Consumer return:%s"%r)
    c.close
    
c = consumer()
produce(c)
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