协程

什么是协程

一个线程实现并发

协程的意义

cpu正在运行一个任务，会在两种情况下切走去执行其他的任务（切换由操作系统强制控制），一种情况是该任务发生了阻塞，另外一种情况是该任务计算的时间过长

其中第二种情况并不能提升效率，只是为了让cpu能够雨露均沾，实现看起来所有任务都被“同时”执行的效果，如果多个任务都是纯计算的，这种切换反而会降低效率。

第一种情况的切换。在任务一遇到io情况下，切到任务二去执行，这样就可以利用任务一阻塞的时间完成任务二的计算，效率的提升就在于此。

对于单线程下，我们不可避免程序中出现io操作，但如果我们能在自己的程序中（即用户程序级别，而非操作系统级别）控制单线程下的多个任务能在一个任务遇到io阻塞时就切换到另外一个任务去计算，这样就保证了该线程能够最大限度地处于就绪态，即随时都可以被cpu执行的状态，相当于我们在用户程序级别将自己的io操作最大限度地隐藏起来，从而可以迷惑操作系统，让其看到：该线程好像是一直在计算，io比较少，从而更多的将cpu的执行权限分配给我们的线程。

协程的本质就是在单线程下，由用户自己控制一个任务遇到io阻塞了就切换另外一个任务去执行，以此来提升效率。为了实现它，我们需要找寻一种可以同时满足以下条件的解决方案：

　　1. 可以控制多个任务之间的切换，切换之前将任务的状态保存下来，以便重新运行时，可以基于暂停的位置继续执行。

　　2. 作为1的补充：可以检测io操作，在遇到io操作的情况下才发生切换

协程介绍

协程：是单线程下的并发，又称微线程，纤程。英文名Coroutine。一句话说明什么是协程：协程是一种用户态的轻量级线程，即协程是由用户程序自己控制调度的。、

需要强调的是：

1. python的线程属于内核级别的，即由操作系统控制调度（如单线程遇到io或执行时间过长就会被迫交出cpu执行权限，切换其他线程运行）
2. 单线程内开启协程，一旦遇到io，就会从应用程序级别（而非操作系统）控制切换，以此来提升效率（！！！非io操作的切换与效率无关）

对比操作系统控制线程的切换，用户在单线程内控制协程的切换

优点如下：

1. 协程的切换开销更小，属于程序级别的切换，操作系统完全感知不到，因而更加轻量级
2. 单线程内就可以实现并发的效果，最大限度地利用cpu

缺点如下：

1. 协程的本质是单线程下，无法利用多核，可以是一个程序开启多个进程，每个进程内开启多个线程，每个线程内开启协程
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

总结协程特点：

必须在只有一个单线程里实现并发
修改共享数据不需加锁
用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈
附加：一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程（如何实现检测IO，yield、greenlet都无法实现，就用到了gevent模块（select机制））

from greenlet import greenlet
import time

# 不能自动切换,
# 遇到IO不切换
# 可以保持原来的状态.
def eat(name):

    print('%s eat 1' %name)  #2
    g2.switch('alex')   #3
    time.sleep(3)
    print('%s eat 2' %name) #6
    g2.switch() #7

def play(name):
    print('%s play 3' %name) #4
    g1.switch()      #5
    print('%s play 4' %name) #8

g1 = greenlet(eat)
g2 = greenlet(play)

g1.switch('太白')  # 1  第一次切换一定要传参

# g2.switch('b1')

# time.sleep(300)

还没有做到真正遇到IO切换

协程代码第一版

import gevent
import time
def eat(name):
    print('%s eat 1' %name)  # 1
    # gevent.sleep(2)
    time.sleep(300)
    print('%s eat 2' %name)

def play(name):
    print('%s play 1' %name)  # 2
    # gevent.sleep(1)
    time.sleep(3)
    print('%s play 2' %name)


g1 = gevent.spawn(eat, 'alex')
g2 = gevent.spawn(play, name='taibai')
# g1.join()
# g2.join()
#或者gevent.joinall([g1,g2])
gevent.joinall([g1,g2])
print('主')

协程代码第二版

import threading
from gevent import monkey
monkey.patch_all()  # 将你代码中的所有的IO都标识.

import gevent  # 直接导入即可
import time
def eat():
    print(f'线程1:{threading.current_thread().getName()}')
    print('eat food 1')
    time.sleep(3)  # 加上mokey就能够识别到time模块的sleep了
    print('eat food 2')

def play():
    print(f'线程2:{threading.current_thread().getName()}')
    print('play 1')
    time.sleep(1)  # 来回切换，直到一个I/O的时间结束，这里都是我们个gevent做得，不再是控制不了的操作系统了。
    print('play 2')

g1=gevent.spawn(eat)
g2=gevent.spawn(play)
gevent.joinall([g1,g2])
print(f'主:{threading.current_thread().getName()}')

协程代码第三版