Python协程

一、概念

• 子程序

  在所有的语言中都是层级调用的，比如A中调用B，B在执行过程中调用C，C执行完返回，B执行完返回，最后是A执行完毕。这是通过栈实现的，一个函数就是一个执行的子程序，子程序的调用总是有一个入口、一次返回，调用的顺序是明确的

• 协程

  又称微线程(纤程)，是一种用户态的轻量级线程

• 理解协程

  普通理解：线程是系统级别的，它们是由操作系统调度。协程是程序级别，由程序员根据需求自己调度。我们把一个线程中的一个个函数称为子程序，那么一个子程序在执行的过程中可以中断去执行别的子程序，这就是协程。也就是说同一个线程下的一段代码1执行执行着就中断，然后去执行另一段代码2，当再次回来执行代码1时，接着从之前的中断的位置继续向下执行

  专业理解：协程拥有自己的寄存器上下文和栈，协程在调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他的地方，在切换回来时，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此，协程能后保留一次调用的状态，每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态

• 优点

  a、无需线程上下文切换的开销，协程避免了无意义的调度，从而提高了性能，但是程序员必须自己承担调度的任务，同时协程也失去了标准线程使用多CPU的能力

  b、无需原子操作锁定及同步的开销

  c、方便切换控制流，简化编程模型

  d、高并发+高可扩展+低成本：一个CPU支持上万个协程不是问题

• 缺点

  a、无法利用多核CPU，协程的本质是单个线程，它不能同时将多个CPU的多个核心使用上，协程需要和进程匹配使用才能运行在多个CPU上。但是一般不需要，除非是CPU计算密集型的应用

  b、进行阻塞操作(操作IO)会阻塞整个程序

• 代码

  def run1():
      print(1)
      print(2)
      print(3)
      print(4)
  def run2():
      print("a")
      print("b")
      print("c")
      print("d")
  run1()
  run2()
  

• 结果

  正常结果

  1
  2
  3
  4
  a
  b
  c
  d
  

  协程实现的结果（假设）

  1
  a
  b
  2
  3
  c
  4
  d
  

二、数据传递

• 数据传递

  def func():
      print("------------------1")
      r = yield 1
      print("------------------2", r)
      yield 2
      print("------------------3")
      yield 3
      print("------------------4")
      yield 4
      print("------------------5")
      yield 5
  
  g = func()
  # print(next(g))
  # print(next(g))
  # print(next(g))
  # print(next(g))
  # print(next(g))
  
  # 启动生成器g，从第二个开始send的参数值会放到yield处
  print(g.send(None))
  print(g.send(11))
  

• 生产者与消费者

  import time
  
  def product(c):
      print("启动生产者……")
      #启动消费者
      c.send(None)
      for data in ["good", "nice", "cool", "handsome"]:
          print("生产出%s数据"%(data))
          #将数据交给消费者
          c.send(data)
          time.sleep(2)
      #关闭消费者
      c.close()
      print("结束生产者……")
  
  def customer():
      print("启动消费者……")
      while True:
          print("等待生产者生产数据")
          #获取数据
          value = yield
          print("消费了%s"%value)
  
  c = customer()
  product(c)