协程是一种用户态的轻量级线程

一.协程的引入

对于单线程下,我们不可避免程序中出现io操作,但如果我们能在自己的程序中(即用户程序级别,而非操作系统级别)控制单线程下的多个任务能在一个任务遇到io阻塞时就切换到另外一个任务去计算,这样就保证了该线程能够最大限度地处于就绪态,即随时都可以被cpu执行的状态,相当于我们在用户程序级别将自己的io操作最大限度地隐藏起来,从而可以迷惑操作系统,让其看到:该线程好像是一直在计算,io比较少,从而更多的将cpu的执行权限分配给我们的线程。

协程的本质就是在单线程下,
由用户自己控制一个任务遇到IO阻塞了就切换一个任务去执行,
以此来提升效率.

协程: 是单线程下的并发, 又称微线程, 纤程. 英文名Coroutine.
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.

注意:

#1. python的线程属于内核级别的,即由操作系统控制调度(如单线程遇到io或执行时间过长就会被迫交出cpu执行权限,切换其他线程运行)#2. 单线程内开启协程,一旦遇到io,就会从应用程序级别控制切换,以此来提升效率(!!!非io操作的切换与效率无关)

对比操作系统控制线程的切换,用户在单线程内控制协程的切换:

优点:

1.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,
因而更加轻量级

2.单线程内就可以实现并发的效果, 最大限度地利用cpu

缺点:

  1. 协程的本质是单线程下, 无法利用多核, 可以是一个程序开启多个进程,
    每个进程内开启多个线程, 每个进程内开启协程

  2. 协程指的是单个线程, 因而一旦协程出现阻塞, 将会阻塞整个线程

协程特点:

  1. 必须在只有一个单线程里实现并发

2.修改共享数据不需要加锁

  1. 用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈

  2. 附加:
    一个协程遇到IO操作自动切换到其他协程(如何实现检测IO,yield、greenlet都无法实现,就用到了gevent模块)

二. Greenlet模块

图片 1图片 2

from greenlet import greenletdef eat:    print(name,"eating start")    g2.switch("Tom")    print(name,"eating end")    g2.switch()def play:    print(name,"playing start")    g1.switch()    print(name,"playing end")g1 = greenletg2 = greenletg1.switch("Amy")    # 可以在第一次switch时传入参数, 后面都无需再传参数

greenlet实现状态转换

单纯的切换(在没有IO的情况下或者没有重复开辟内存空间的操作),
反而会降低程序的执行速度

图片 3图片 4

#顺序执行import timedef f1():    res=1    for i in range(100000000):        res+=idef f2():    res=1    for i in range(100000000):        res*=istart=time.timestop=time.time()print('run time is %s' %(stop-start)) #10.985628366470337#切换from greenlet import greenletimport timedef f1():    res=1    for i in range(100000000):        res+=i        g2.switch()def f2():    res=1    for i in range(100000000):        res*=i        g1.switch()start=time.time()g1=greenletg2=greenletg1.switch()stop=time.time()print('run time is %s' %(stop-start)) # 52.763017892837524

效率对比

greenlet只是提供了一种单线程内任务的切换方式,
但是当切刀一个任务时如果遇到IO, 就会原地阻塞,
仍然是没有解决遇到IO自动切换来提升效率的问题.

三. Gevent模块

Gevent
是一个第三方库,可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程,在gevent中用到的主要模式是Greenlet,
它是以C扩展模块形式接入Python的轻量级协程。
Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部,但它们被协作式地调度。

用法介绍:

g1 = gevent.spawn(func,*args,**kwargs) 创建一个一个协程对象g1,
spawn括号内第一个参数是函数名, 后面可以有多个参数,
可以是位置参数或者关键字参数

g2 = gevent.spawn

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.value # 拿到func1的返回值

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import timeimport geventdef func1:    print('xxxxxx',n)    gevent.sleep(2)    # time.sleep      print('cccccc',n)def func2:    print('111111',m)    gevent.sleep(2)    # time.sleep    print('222222',m)start_time = time.time()g1 = gevent.spawn(func1,'alex')g2 = gevent.spawn(func2,'德玛西亚')# g1.join() ## g2.join()gevent.joinallend_time = time.time()print(end_time - start_time)print('代码结束')

用法示例

示例中gevent.sleep模拟的是gevent可以识别的IO阻塞,
而time.sleep或其他的阻塞, gevent是不能直接识别的, 需要用下面一行代码,
打补丁,就可以识别了

from gevent import monkey;monkey.patch_all()必须放到文件的开头

图片 7图片 8

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import geventimport timedef eat():    print('eat food 1')    time.sleep(2)    print('eat food 2')def play():    print('play 1')    time.sleep(1)    print('play 2')g1=gevent.spawng2=gevent.spawngevent.joinallprint('主')

代码示例

我们可以用threading.current_thread().getName()来查看每个g1和g2,查看的结果为DummyThread-n,即假线程

图片 9图片 10

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import threadingimport geventimport timedef eat():    print(threading.current_thread().getName    print('eat food 1')    time.sleep(2)    print('eat food 2')def play():    print(threading.current_thread().getName    print('play 1')    time.sleep(1)    print('play 2')g1=gevent.spawng2=gevent.spawngevent.joinallprint('主')

查看threading.current_thread().getName()

四. Gevent之同步与异步对比

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import gevent,timedef task:    time.sleep(1)    print("task %s done" %pid)def synchronous():  # 同步    for i in range(10):        taskdef asynchronous(): # 异步    g_l = [gevent.spawn for i in range(10)]    gevent.joinall    print("DONE")if __name__ == '__main__':    print("Synchronous:")    synchronous()    print('Asynchronous:')    asynchronous()

五.Gevent之应用举例

举例一:简单爬虫

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import gevent, requests, timedef get_page:    response = requests.get    if response.status_code == 200:        print(len(response.text),url)start_time = time.time()gevent.joinall([    gevent.spawn(get_page, "https://www.baidu.com"),    gevent.spawn(get_page, "https://www.taobao.com"),    gevent.spawn(get_page, "https://www.hao123.com"),    gevent.spawn(get_page, "https://www.sina.com")])end_time = time.time()dif_time = abs(start_time - end_time)print

举例二:通过gevent实现单线程下的socket并发

注意: from gevent import monkey;
monkey.patch_all()一定要放到导入socket模块之前,
否则gevent无法识别socket的阻塞

图片 11图片 12

from gevent import monkey;monkey.patch_all()import socket, geventdef talk:    try:        while 1:            client_msg = conn.recv(1024)            print(client_msg.decode("utf-8"))            conn.send(b"hello")    except Exception as e:        print    finally:        conn.close()server = socket.socket()server.bind(("127.0.0.1", 8888))server.listen(5)while 1:    conn, addr = server.accept()    gevent.spawn(talk, conn)

server图片 13图片 14

import socketclient = socket.socket()client.connect(("127.0.0.1",8888))while 1:    msg = input("发给服务端>>>")    if not msg:break    client.send(msg.encode("utf-8"))    server_msg = client.recv(1024)    print(server_msg.decode("utf-8"))client.close()

client图片 15图片 16

import socketfrom threading import Threadimport threadingdef client:    c = socket.socket()    c.connect    count = 0    while 1:        name = threading.current_thread().getName()        c.send(("%s say hi %s" %(name,count)).encode("utf-8"))        msg = c.recv(1024)        print(msg.decode("utf-8"))        count += 1        if count>19:breakif __name__ == '__main__':    for i in range(20):        t = Thread(target=client,args=(("127.0.0.1",8888),))        t.start()

多线程并发多个客户端

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