网路编程之协程

1.协程

1.1概念知识

　　为什么要有协程？？

　　我们对效率的追求不断提高，通过单线程来实现高并发（单核cpu），这样可以规避创建进程所消耗的时间而提高效率，因此才衍生出了协程

　　协程本质其实是一个线程的多个部分，比线程单位还小

　　一个线程它一直在使用cpu，所以并不会发生阻塞，对于多个线程，只能有一个线程使用CPU，协程比线程之间的切换和线程的创建销毁所花费的时间空间，开销要小得多

　　一个线程可以开启多个协程，程序执行过程中，遇到IO操作就冻结当前位置状态去执行其他任务，在执行其他任务过程中，会不断检测上一个冻结的任务是否IO结束，如果结束就继续从冻结的位置开始执行

　　特点：能够冻结当前程序的执行状态

　　　　　可以规避IO操作的时间

 yield本身就是一种在单线程下可以保存任务运行状态的方法

1 yield可以保存状态，yield的状态保存与操作系统的保存线程状态很像，但是yield是代码级别控制的，更轻量级
2 send可以把一个函数的结果传给另外一个函数，以此实现单线程内程序之间的切换

　例：

# 串行执行
import time   
def producer():
    res = []
    for i in range(10000000):
        res.append(i)
    return res

def consumer(res):
    for i in res:pass

start = time.time()
res = producer()
consumer(res)
print(time.time() - start)
# 1.801424503326416

#基于yield并发执行
import time
def consumer():
    while True:
        x=yield

def producer():
    g=consumer()
    next(g)
    for i in range(10000000):
        g.send(i)
start = time.time()
producer()
print(time.time() - start)
# 2.123469591140747

# 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
# 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.
 用时间换了空间

　　总的来说：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

　　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，在单线程内实现并发效果，可以最大限度地利用CPU

　　但是，协程本质是在单线程下，无法利用多核，因而一单协程阻塞，整个线程也就over 

1.2 Greenlet模块（Python下需要从终端安装）

　　Greenlet模块和yield没有什么区别，就只是单纯的切，跟效率无关。

from greenlet import greenlet
import time
def func1():
    print(123)
    g2.switch()  # 切到g2执行
    time.sleep(1)  # 这里sleep只是让你看到效果，他们之间执行还是非常快的
    print('abc')

def func2():
    time.sleep(1)
    print(456)
    g1.switch() # 切到g1执行
g1 = greenlet(func1)   # 实例化
g2 = greenlet(func2)   # 实例化
g1.switch() # 开始运行

# 123
# 456
# abc　　

1.3 Gevent模块（属于第三方库的模块，可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程，在gevent中用到的主要魔兽就是Greenlet）

模块用法：

#用法
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

g2=gevent.spawn(func2)

g1.join() #等待g1结束

g2.join() #等待g2结束

#或者上述两步合作一步：gevent.joinall([g1,g2])

g1.value#拿到func1的返回值

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

# gevent本身不认识其他模块中的IO操作，但如果我们在导入其他模块之前执行from gevent import monkey;monkey.patch_all()，gevent就能够认识在这句话之后导入的模块中的所有IO操作了

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
# 它会把下面导入的所有的模块中的IO操作都打成一个包，gevent就能够认识这些IO了
import time
import gevent
# 使用gevent模块来执行多个函数，表示在这些函数遇到IO操作的时候可
# 以在同一个线程中进行切换

from threading import currentThread
def eat():
    print('eating1',currentThread())
    time.sleep(1)
    print('eating2')

def play():
    print('playing1',currentThread())
    time.sleep(1)
    print('playing2')
g1 = gevent.spawn(eat)   # spawn来发布协程任务
g2 = gevent.spawn(play)
g1.join()   # join负责开启并等待任务执行结束
g2.join()

1.4 基于gevent下的同步与异步　

关于异步和同步的测试：

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import time
def task(i):
    time.sleep(0.5)
    print(i)

def sync():      # 同步
    for i in range(10):
        task(i)

def async():    # 异步
    #gevent.joinall([gevent.spawn(task, i) for i in range(10)])
    g_lst = []
    for i in range(10):
        g = gevent.spawn(task, i)
        g_lst.append(g)
    # for g in g_lst:g.join()
    gevent.joinall(g_lst)
async()
print('-'*20)  # 分界线
sync()

　协程在爬虫爬去页面方面的使用：

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import requests
import time

def get_page(url):
    print('GET: %s' %url)
    response=requests.get(url)
    if response.status_code == 200:
        print('%d bytes received from %s' %(len(response.text),url))


start_time=time.time()
gevent.joinall([
    gevent.spawn(get_page,'https://www.python.org/'),
    gevent.spawn(get_page,'https://www.yahoo.com/'),
    gevent.spawn(get_page,'https://github.com/'),
])
stop_time=time.time()
print('run time is %s' %(stop_time-start_time))

　通过gevent实现单线程下的socket并发

server端：

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import socket
import gevent
def async_talk(conn):
    try:
        while True:
            conn.send(b'hello')
            ret = conn.recv(1024)
            print(ret)
    finally:
        conn.close()
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.listen()
while True:
    conn,addr = sk.accept()
    gevent.spawn(async_talk,conn)
sk.close()　　

　client端：

import socket
from threading import Thread
def socket_client():
    sk = socket.socket()
    sk.connect(('127.0.0.1',9000))
    while True:
        print(sk.recv(1024))
        sk.send(b'bye')
    sk.close()
for i in range(500):
    Thread(target=socket_client).start()  # 同时开启500个

　还需补充今天的例子