协程
协程,一个线程执行多个子程序,来回切换。
很类似多线程,哪和多线程相比有何优势呢?
1、协程的执行效率很高。因为是子程序切换而不是线程切换,由程序自身控制。因此,没有线程切换的开销。和多线程比,线程数量越多,协程的性能优势就越明显。
2、不需要多协程的锁机制,因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,在协程中控制共享资源不加锁,只需要判断状态就好了,所以执行效率比多线程高很多。
而因为协程是一个线程执行,那么怎么利用多核CPU呢?
最简单的方法就是多线程+协程。既充分利用多核,又充分发挥协程的高效率,可获得极高的性能。
来看例子:
传统的生产者-消费者模型是一个线程写消息,一个线程取消息,通过锁机制控制队列和等待,但一不小心就可能死锁。
如果改用协程,生产者生产消息后,直接通过yield跳转到消费者开始执行,待消费者执行完毕后,切换回生产者继续生产,效率极高:
def consumer():
r = ''
while True:
n = yield r
if not n:
return
print('[CONSUMER] Consuming %s...' % n)
r = '200 OK'
def produce(c):
c.send(None)
n = 0
while n < 5:
n = n + 1
print('[PRODUCER] Producing %s...' % n)
r = c.send(n)
print('[PRODUCER] Consumer return: %s' % r)
c.close()
c = consumer()
produce(c)
执行结果:
[PRODUCER] Producing 1...
[CONSUMER] Consuming 1...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 2...
[CONSUMER] Consuming 2...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 3...
[CONSUMER] Consuming 3...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 4...
[CONSUMER] Consuming 4...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 5...
[CONSUMER] Consuming 5...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
为了更好的理解上述例子,我需要先了解send()的作用。
send() 在接收None参数的时候,等同于next(generator)的功能,但他同时也可以接收其他的参数。
例:
>>> def num():
a = yield 1
while True:
a = yield a
>>> c = num()
>>> c.send(None)
1
>>> c.send(5)
5
>>> c.send(100)
100
在上述例子中,首先使用c.send(None),返回生成器的第一个值,a = yield 1,也就是1(此时并未执行赋值语句)。
接着我们使用了c.send(5),再次启动生成器,并同时传入了一个参数5,再次启动生成的时候,从上次yield语句断掉的地方开始执行,即 a 的赋值语句,由于我们传入了一个参数5,所以a被赋值为5,接着程序进入whlie循环,当程序执行到 a = yield a,同理,先返回生成器的值 5,下次启动生成器的时候,再执行赋值语句,以此类推…
所以说" Python的yield不但可以返回一个值,它还可以接收调用者发出的参数。"
但注意,在一个生成器函数未启动之前,是不能传递值进去。也就是说在使用c.send(n)之前,必须先使用c.send(None)或者next©来返回生成器的第一个值。
然后分析我们的代码:
1、我们先看最下面的命令, c = consumer()和produce(c),把consumer()函数赋值给c,然后做为produce(c)的参数并执行。
2、先来看 n= yield r 赋值运算先计算右边,而右边是yield,所以执行完生成器进入暂停,而n还未被赋值。
2、然后看下面的函数,执行c.send(None)返回空值(因为r = ‘ ’ ,所以此时的yield r 为空值)进入暂停,produce(c)接着往下运行,进入whil循环,此时 n = 0 + 1,所以打印:
[PRODUCER] Producing 1…
3、produce©往下运行到 r = c.send(1)(上面把n 赋值给了1),再次启动生成器并传入了参数1,而生成器从上次n的赋值语句开始,n被赋值为1
(c.send(1) = 1),n存在,if语句不执行,然后打印:
[CONSUMER] Consuming 1…
接着r 被赋值为’200 OK’ ,然后又进入循环,执行n = yield r,返回生成器的第二个值,‘200 OK’,然后生成器进入暂停,等待下一次启动。
4、生成器返回‘200 OK’ 进入暂停后,produce(c)往下运行,进入r的赋值语句,r被赋值为’200 OK’,接着往下运行,打印:
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
然后进入produce(c)函数的下一次循环,以此类推…
当n 为 5 时跳出循环,使用c.close()结束生成器的生命周期,然后程序运行结束。