协程

2018-06-17 23:47:50来源:未知 阅读 ()

新老客户大回馈,云服务器低至5折

一、概述 

  协程,又称微线程,纤程。英文名Coroutine。一句话说明什么是线程:协程是一种用户态的轻量级线程

  协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存到其他地方,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。

  首先要明确,线程和进程都是系统帮咱们开辟的,不管是thread还是process他内部都是调用的系统的API
而对于协程来说它和系统毫无关系!他就和程序员有关系,对于线程和进程来说,调度是由CPU来决定调度的!对于协程来说,程序员就是上帝,你想让谁执行到哪里他就执行到哪里。

  协程存在的意义:对于多线程应用,CPU通过切片的方式来切换线程间的执行,线程切换时需要耗时(保存状态,下次继续)。协程,则只使用一个线程,在一个线程中规定某个代码块执行顺序。

  适用场景:其实在其他语言中,协程的其实是意义不大的多线程即可已解决I/O的问题,但是在python因为他有GIL(Global Interpreter Lock 全局解释器锁 )在同一时间只有一个线程在工作,所以:如果一个线程里面I/O操作特别多,协程就比较适用。

二、协程利弊

  好处:

  • 无需线程的上下文切换开销
  • 无需原子操作锁定和同步开销 

    原子操作(atomic operation)是不需要synchronized,所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何 context switch (切换到另一个线程)。原子操作可以是一个步骤,也可以是多个操作步骤,但是其顺序是不可以被打乱,或者切割掉只执行部分。视作整体是原子性的核心

  • 方便切换控制流,简化编程模型
  • 高并发+高扩展性+低成本:一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。

  缺点:

  • 无法利用多核资源:协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写的绝大部分应用都没有这个必要,除非是cpu密集型应用。
  • 进行阻塞(Blocking)操作(如I/O)会阻塞掉整个程序

三、用yield实现协程

  用generator中的yield可以在一定程度上实现协程。比如传统的生产者和消费者模型,我们通过队列在生产者和消费者之间传递信息,用锁来保证数据安全。如果改用协程,生产者产生消息后,直接通过yield跳转到消费者开始执行,待消费者执行完毕后,切换到生产者继续生产,效率极高:  

def consumer(name):
    print("--->[%s] starting eating baozi..." % name)
    while True:
        new_baozi = yield      # 设置成生成器
        print("[%s] is eating baozi %s" % (name, new_baozi))


def producer():
    con.__next__()   # 调用生成器
    con2.__next__()
    n = 0
    while n < 5:
        n += 1
        print("\033[32;1m[producer]\033[0m is making baozi %s" % n)
        con.send(n)   # 给生成器传值
        con2.send(n)


if __name__ == '__main__':
    con = consumer("c1")
    con2 = consumer("c2")
    p = producer()

   

四、Greenlet

  greenlet是一个用C实现的协程模块,相比与python自带的yield,它可以使你在任意函数之间随意切换,而不需把这个函数先声明为generator。

  我们随意切换什么呢?遇到I/O操作就切换。因为I/O操作比较耗时,如果一直在等待I/O操作,cpu就闲置,利用率大大降低。所以让程序在I/O操作时切换到其他程序运行,I/O完成后再切换回来,就能提供cpu利用率,让人感觉在做并发处理。

  所以标准的协程:  

  1. 必须在只有一个单线程里实现并发
  2. 修改共享数据不需加锁
  3. 用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈
  4. 一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程

  实现一个手动的切换: 

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()

  上面的程序还是没有实现I/O自动切换

 

标签:

版权申明:本站文章部分自网络,如有侵权,请联系:west999com@outlook.com
特别注意:本站所有转载文章言论不代表本站观点,本站所提供的摄影照片,插画,设计作品,如需使用,请与原作者联系,版权归原作者所有

上一篇:Python自动化运维——系统性能信息模块

下一篇:进程间共享数据Manager