Python3協程（coroutine）理解

一、背影說明

最早開始接解協程應該是看到Scrapy庫代碼里有await的字眼，接下來曾多次嘗試理解協程怎么用，但都失敗了。

主要的問題是很多文章上來就是告訴你生成器是什么、原理是什么，我一直覺得原理這東西深入理解時是應該的，但是我作為一個小白我不希望你跟我講原理，我沒耐心也聽不懂。

我只希望你告訴我協程有什么用效果是什么、我該怎么調用。

今天又去看了一下，有些理解，但不一定准確，為了下次不重頭再來，暫且先記一記。

 

二、協程和線程的比較及其適用場景

2.1 共用變量問題

多線程中可能出現多個線程爭搶變量，所以變量需要加鎖；協程中任一時刻都只有一個線程，所以變量不需要加鎖。

但是協程雖然不像多線程爭搶變量但仍是和多線程一樣共用變量的，即共用變量在某處改變在另外一處引用時也會發生改變。

 

2.2 協程的適用場景

從資源角度說，協程只有一個線程只能使用一個cpu核，所以它適合用於IO密集（包括磁盤IO和網絡IO）函數，並不適用於計算密集函數。

從事情重復性說，協程類似多線程，適用於被反復調用的函數（for或while），也可用於做不同事情的多個函數。

 

2.3 協程的切換

線程是由操作系統來控制切換的，並不需要我們自己來調度；但協程在操作系統中表現為一個線程，其調度操作系統無能為力，只得我們自己來實現。

await關鍵字表示該位置阻塞時可讓出cpu執行，即切換到下一協程運行；但追根究底對我們而言好像只有await asyncio.sleep()（另外還有future但這個暫不考慮吧）。

所以各協程間一定要在某個地方（尤其是循環內）使用await asyncio.sleep()謙讓給其他協程，不然如果協程一直不謙讓那其他協程，那其他協程只能等該協程運行完才能運行了。

 

三、協程代碼實現

3.1 協程函數的定義

正常函數怎么寫就怎么寫，在def前面加上async即可。如：

async def say_after(delay, what):
    await asyncio.sleep(delay)
    print(what)

 

3.2 協程函數的調用

入口函數使用asyncio.run() 進行調用。如：

import asyncio


async def main():
    print(f"started at {time.strftime('%X')}")

    print('hello world!')

    print(f"finished at {time.strftime('%X')}")

if __name__ == "__main__":
    # 入口函數通過asyncio.run()調用
    asyncio.run(main())

一般協程函數調用時在其前面加上await關鍵字進行調用：

import asyncio
import time

async def say_after(delay, what):
    await asyncio.sleep(delay)
    print(what)

async def main():
    print(f"started at {time.strftime('%X')}")

    # 在前面加上await進行調用
    # 這種形式和正常的同步執行程序效果上沒什么區別，仍是執行完上一步再執行下一步
    await say_after(1, 'hello')
    await say_after(2, 'world')

    print(f"finished at {time.strftime('%X')}")


if __name__ == "__main__":
    # 入口函數通過asyncio.run()調用
    asyncio.run(main())

最后一種是通過asyncio.create_task()調用一般協程函數。

第二種調用方式也是調用一般協程函數，但是如果只是這么調用的話協程函數並沒有什么作用，比如上邊這個函數耗時仍然和正常的同步版本一樣是3秒。

協程的意義在正在於asyncio.create_task()調用形式，asyncio.create_task()可以將協程函數包裝成任務，多個任務之間可並行執行。如下寫法只耗時2秒。

import asyncio
import time

class TestAsync:
    async def say_after(self,delay, what):
        await asyncio.sleep(delay)
        print(what)

    async def main(self):
        print(f"started at {time.strftime('%X')}")

        task_list = []
        # 等價於[1,2]
        for i in range(1, 3, 1):
            # 步驟一、使用asyncio.create_task()調用協程函數，封裝成任務
            tmp_task = asyncio.create_task(self.say_after(i, 'hello'))
            task_list.append(tmp_task)

        # 第二步，await任務
        for tmp_task in task_list:
            await tmp_task

        print(f"finished at {time.strftime('%X')}")

if __name__ == "__main__":
    obj = TestAsync()
    asyncio.run(obj.main())

 

參考：

https://docs.python.org/zh-cn/3/library/asyncio-task.html