• 多任务-协程


    1.什么是协程?

    协程,又称微线程,纤程。英文名Coroutine。协程是python个中另外一种实现多任务的方式,只不过比线程更小占用更小执行单元(理解为需要的资源)。 为啥说它是一个执行单元,因为它自带CPU上下文。这样只要在合适的时机, 我们可以把一个协程 切换到另一个协程。 只要这个过程中保存或恢复 CPU上下文那么程序还是可以运行的。(可以在任意时候,切换协程任务,不需要通过函数来进行调度,切换的次数已经时间都根据开发者的想法实现)

    2.协程和线程的区别?

    (1)相似点:都可以实现多任务,并发执行

    (2)不同点:在实现多任务时, 线程切换从系统层面远不止保存和恢复 CPU上下文这么简单。 操作系统为了程序运行的高效性每个线程都有自己缓存Cache等等数据,操作系统还会帮你做这些数据的恢复操作。 所以线程的切换非常耗性能。但是协程的切换只是单纯的操作CPU的上下文,所以一秒钟切换个上百万次系统都抗的住。

    3.greenlet

    为了更好使用协程来完成多任务,python中的greenlet模块对其封装,从而使得切换任务变的更加简单

    #coding=utf-8
    
    from greenlet import greenlet
    import time
    
    def test1():
        while True:
            print "---A--"
            gr2.switch()
            time.sleep(0.5)
    
    def test2():
        while True:
            print "---B--"
            gr1.switch()
            time.sleep(0.5)
    
    gr1 = greenlet(test1)
    gr2 = greenlet(test2)
    
    #切换到gr1中运行
    gr1.switch()
    

    4.gevent

    (1)概念

    greenlet已经实现了协程,但是这个还的人工切换,是不是觉得太麻烦了,不要捉急,python还有一个比greenlet更强大的并且能够自动切换任务的模块gevent

    其原理是当一个greenlet遇到IO(指的是input output 输入输出,比如网络、文件操作等)操作时,比如访问网络,就自动切换到其他的greenlet,等到IO操作完成,再在适当的时候切换回来继续执行。

    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

    (2)gevent的执行方式

    import gevent
    
    def f(n):
        for i in range(n):
            print(gevent.getcurrent(), i)
    
    g1 = gevent.spawn(f, 5)
    g2 = gevent.spawn(f, 5)
    g3 = gevent.spawn(f, 5)
    g1.join()
    g2.join()
    g3.join()

    执行结果:

    <Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 0
    <Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 1
    <Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 2
    <Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 3
    <Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 4
    <Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 0
    <Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 1
    <Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 2
    <Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 3
    <Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 4
    <Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 0
    <Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 1
    <Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 2
    <Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 3
    <Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 4
    

    1

    (2)gevent的切换执行,当有耗时操作的时候

    def f(n):
        for i in range(n):
            print(gevent.getcurrent(), i)
            #用来模拟一个耗时操作,注意不是time模块中的sleep
            gevent.sleep(1)
    
    g1 = gevent.spawn(f, 5)
    g2 = gevent.spawn(f, 5)
    g3 = gevent.spawn(f, 5)
    g1.join()
    g2.join()
    g3.join()

    执行结果:

    <Greenlet at 0x7fa70ffa1c30: f(5)> 0
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1870: f(5)> 0
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1eb0: f(5)> 0
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1c30: f(5)> 1
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1870: f(5)> 1
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1eb0: f(5)> 1
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1c30: f(5)> 2
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1870: f(5)> 2
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1eb0: f(5)> 2
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1c30: f(5)> 3
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1870: f(5)> 3
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1eb0: f(5)> 3
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1c30: f(5)> 4
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1870: f(5)> 4
    <Greenlet at 0x7fa70ffa1eb0: f(5)> 4

    (3)给程序打补丁

    还未打补丁:

    from gevent import monkey
    import gevent
    import random
    import time
    
    def coroutine_work(coroutine_name):
        for i in range(10):
            print(coroutine_name, i)
            time.sleep(random.random())
    
    gevent.joinall([
            gevent.spawn(coroutine_work, "work1"),
            gevent.spawn(coroutine_work, "work2")
    ])

    执行结果:

    work1 0
    work1 1
    work1 2
    work1 3
    work1 4
    work1 5
    work1 6
    work1 7
    work1 8
    work1 9
    work2 0
    work2 1
    work2 2
    work2 3
    work2 4
    work2 5
    work2 6
    work2 7
    work2 8
    work2 9

    打补丁:

    from gevent import monkey
    import gevent
    import random
    import time
    
    # 有耗时操作时需要
    monkey.patch_all()  # 将程序中用到的耗时操作的代码,换为gevent中自己实现的模块
    
    def coroutine_work(coroutine_name):
        for i in range(10):
            print(coroutine_name, i)
            time.sleep(random.random())
    
    gevent.joinall([
            gevent.spawn(coroutine_work, "work1"),
            gevent.spawn(coroutine_work, "work2")
    ])

    执行结果:

    work1 0
    work2 0
    work1 1
    work1 2
    work1 3
    work2 1
    work1 4
    work2 2
    work1 5
    work2 3
    work1 6
    work1 7
    work1 8
    work2 4
    work2 5
    work1 9
    work2 6
    work2 7
    work2 8
    work2 9
    

      

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