python之协程

关于io 密集型 和 cpu密集型
https://blog.csdn.net/youanyyou/article/details/78990156


协程:Coroutine
一句话说就是一种用户态的轻量级线程。实现了单线程下并发的效果。
优点:
1、无需线程上下文的切换,还是单线程,只是函数之间的切换。
2、无需原子操作锁定及同步的开销。因为协程就是单线程。不需要锁,数据同步等的需要。
3、方便切换控制流,简化编程模型
4、高并发+高扩展+低成本:一个cpu支持上万的协程都是没有问题,所以适合高并发处理。

缺点:
1、无法利用多核资源,需要和进程配合才能运行在多cpu上。
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,又称微线程,纤程。协程是一种用户态的轻量级线程。
协程拥有自己的寄存器和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存在其他地方,在切回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈。
因此:协程能保留上一次调用时的状态(即所有局部状态的一个特定组合),每次过程重入时,就相当于进入上一次调用的状态,换种说法:进入上一次离开时所处逻辑流的位置


  • 实例一:利用yield实现单线程下并发
import time
import queue
def consumer(name):
    print("--->starting eating baozi...")
    while True:
        new_baozi = yield       #
        print("[%s] is eating baozi %s" % (name, new_baozi))
        # time.sleep(1)


def producer():
    r = con.__next__()      #开始执行
    r = con2.__next__()
    n = 0
    while n < 5:
        n += 1
        con.send(n)         #唤醒生成器的同时并且传值
        con2.send(n)
        time.sleep(1)
        print("\033[32;1m[producer]\033[0m is making baozi %s" % n)


if __name__ == '__main__':
    con = consumer("c1")        #只是生成器,next执行
    con2 = consumer("c2")
    producer()

上面这个程序是我们自己写的一个类似于协程的例子,它没有实现遇到io自动切换。那么,怎么样的程序才算协程呢?

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
3、用户程序里自己保存多个控制流的上下栈
4、一个协程遇到io操作自动切换到其他协程(那么整个程序就只有cpu在运算)


  • 实例二:greenlet实现遇到io手动切换
from greenlet import greenlet


def test1():
    print(12)
    gr2.switch()        #手动切换
    print(34)
    gr2.switch()
def test2():
    print(56)
    gr1.switch()
    print(78)
gr1 = greenlet(test1)       #启动一个协程
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()            #先执行gr1

F:\anaconda\python.exe F:/web/s14/进程、线程/noke.py
12
56
34
78

  • 实例三:gevent对greenlet封装实现了自动切换.
    注意:整体是按2s运行的程序,但是有50处io,49个1s,1个2s,就只需要2s。

import gevent
def func1():
    print('\033[31;1m李闯在跟海涛搞...\033[0m')
    gevent.sleep(2)     #模拟io
    print('\033[31;1m李闯又回去跟继续跟海涛搞...\033[0m')

def func2():
    print('\033[32;1m李闯切换到了跟海龙搞...\033[0m')
    gevent.sleep(1)         #停顿一秒
    print('\033[32;1m李闯搞完了海涛,回来继续跟海龙搞...\033[0m')

def func3():
    print("running func3")
    gevent.sleep(0)
    print("again")

gevent.joinall([
    gevent.spawn(func1),            #生成一个协程
    gevent.spawn(func2),
    gevent.spawn(func3),
])

F:\anaconda\python.exe F:/web/s14/进程、线程/noke.py
李闯在跟海涛搞...
李闯切换到了跟海龙搞...
running func3
again
李闯搞完了海涛,回来继续跟海龙搞...
李闯又回去跟继续跟海涛搞...

  • 实例四:通过gevent实现协程并发爬取网页
from urllib import request
import gevent,time
from gevent import monkey
monkey.patch_all() #把当前程序的所有的io操作给我单独的做上标记  打补丁,因为gevent不知道urllib进行了io操作
                    #相当于sleep一下,阻塞,
def f(url):
    print('GET: %s' % url)
    resp = request.urlopen(url)
    data = resp.read()
    print('%d bytes received from %s.' % (len(data), url))

urls = [
        'https://edu.hellobi.com/course/explore?c2=37&c3=26',
        'https://www.baidu.com',
        'https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html'
]
time_start = time.time()
for url in urls:
    f(url)
print("同步cost",time.time() - time_start)
async_time_start = time.time()          #async是异步的缩写
gevent.joinall([
    gevent.spawn(f,'https://edu.hellobi.com/course/explore?c2=37&c3=26' ),
    gevent.spawn(f,'https://www.baidu.com' ),
    gevent.spawn(f, 'https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html'),
])
print("异步cost",time.time() - async_time_start)




F:\anaconda\python.exe F:/web/s14/进程、线程/noke.py
GET: https://edu.hellobi.com/course/explore?c2=37&c3=26
76534 bytes received from https://edu.hellobi.com/course/explore?c2=37&c3=26.
GET: https://www.baidu.com
227 bytes received from https://www.baidu.com.
GET: https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html
93323 bytes received from https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html.
同步cost 1.8301048278808594
GET: https://edu.hellobi.com/course/explore?c2=37&c3=26
GET: https://www.baidu.com
GET: https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html
227 bytes received from https://www.baidu.com.
93323 bytes received from https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5248247.html.
76534 bytes received from https://edu.hellobi.com/course/explore?c2=37&c3=26.
异步cost 0.6120350360870361
  • 实例五:通过gevent实现单线程下多socket并发
    服务端
import sys
import socket
import time


import gevent
from gevent import socket, monkey

monkey.patch_all()


def server(port):
    s = socket.socket()
    s.bind(('0.0.0.0', port))
    s.listen(500)
    while True:
        cli, addr = s.accept()
        gevent.spawn(handle_request, cli)


def handle_request(conn):
    try:
        while True:
            data = conn.recv(1024)
            print("recv:", data)
            conn.send(data)
            if not data:
                conn.shutdown(socket.SHUT_WR)

    except Exception as  ex:
        print(ex)
    finally:
        conn.close()


if __name__ == '__main__':
    server(8001)

客户端

import socket

HOST = 'localhost'  # The remote host
PORT = 8001  # The same port as used by the server
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
while True:
    msg = bytes(input(">>:"), encoding="utf8")
    s.sendall(msg)
    data = s.recv(1024)
    # print(data)

    print('Received', repr(data))   #repr格式化输出
s.close()

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