python協程與異步I/O

協程

首先要明確，線程和進程都是系統幫咱們開辟的，不管是thread還是process他內部都是調用的系統的API,而對於協程來說它和系統毫無關系;

協程不同於線程的是，線程是搶占式的調度，而協程是協同式的調度，也就是說，協程需要自己做調度。

他就和程序員有關系，對於線程和進程來說，調度是由CPU來決定調度的;

對於協程來說，程序員就是上帝，你想讓誰執行到哪里他就執行到哪里;

協程存在的意義：對於多線程應用，CPU通過切片的方式來切換線程間的執行，線程切換時需要耗時（保存狀態，下次繼續）。協程，則只使用一個線程，在一個線程中規定某個代碼塊執行順序。

適用場景：其實在其他語言中，協程的其實是意義不大的多線程即可已解決I/O的問題，但是在python因為他有GIL（Global Interpreter Lock 全局解釋器鎖 ）在同一時間只有一個線程在工作，所以：如果一個線程里面I/O操作特別多，協程就比較適用;

 

協程，又稱微線程，纖程。英文名Coroutine。一句話說明什么是線程：協程是一種用戶態的輕量級線程。

協程擁有自己的寄存器上下文和棧。協程調度切換時，將寄存器上下文和棧保存到其他地方，在切回來的時候，恢復先前保存的寄存器上下文和棧。因此：

協程能保留上一次調用時的狀態（即所有局部狀態的一個特定組合），每次過程重入時，就相當於進入上一次調用的狀態，換種說法：進入上一次離開時所處邏輯流的位置。

 

協程的好處：

• 無需線程上下文切換的開銷
• 無需原子操作鎖定及同步的開銷
• 方便切換控制流，簡化編程模型
• 高並發+高擴展性+低成本：一個CPU支持上萬的協程都不是問題。所以很適合用於高並發處理。

缺點：

• 無法利用多核資源：協程的本質是個單線程,它不能同時將 單個CPU 的多個核用上,協程需要和進程配合才能運行在多CPU上.當然我們日常所編寫的絕大部分應用都沒有這個必要，除非是cpu密集型應用。
• 進行阻塞（Blocking）操作（如IO時）會阻塞掉整個程序

Greenlet

from greenlet import greenlet
def test1():
    print(12)
    gr2.switch()
    print(34)
    gr2.switch()
def test2():
    print(56)
    gr1.switch()
    print(78)
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()
得到結果為：
12
56
34
78

Gevent

Gevent 是一個第三方庫，可以輕松通過gevent實現並發同步或異步編程，在gevent中用到的主要模式是Greenlet, 它是以C擴展模塊形式接入Python的輕量級協程。 Greenlet全部運行在主程序操作系統進程的內部，但它們被協作式地調度。

import gevent

def foo():
    print('Running in foo')
    gevent.sleep(2)
    print('Explicit context switch to foo again')

def bar():
    print('Explicit context to bar')
    gevent.sleep(1)
    print('Implicit context switch back to bar')

gevent.joinall([
    gevent.spawn(foo),
    gevent.spawn(bar),
])

得到結果為：
Running in foo
Explicit context to bar
Implicit context switch back to bar
Explicit context switch to foo again

遇到IO阻塞時會自動切換任務

from gevent import monkey; monkey.patch_all()
import gevent
from  urllib.request import urlopen
def f(url):
    print('GET: %s' % url)
    resp = urlopen(url)
    data = resp.read()
    print('%d bytes received from %s.' % (len(data), url))

gevent.joinall([
        gevent.spawn(f, 'https://www.python.org/'),
        gevent.spawn(f, 'https://www.yahoo.com/'),
        gevent.spawn(f, 'https://github.com/'),
])