协程
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。
协程的好处：
- 无需线程上下文切换的开销
- 无需原子操作锁定及同步的开销
- "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IO时）会阻塞掉整个程序
yield
yield可以在函数之间切换，可以做一个类似协程的效果。
import time
import queue
def consumer(name):
print("--->starting eating baozi...")
while True:
new_baozi = yield
print("[%s] is eating baozi %s" % (name, new_baozi))
# time.sleep(1)
def producer():
r = con.__next__()
r = con2.__next__()
n = 0
while n < 5:
n += 1
con.send(n)
con2.send(n)
print(" 33[32;1m[producer] 33[0m is making baozi %s" % n)
if __name__ == '__main__':
con = consumer("c1")
con2 = consumer("c2")
p = producer()
运行结果
--->starting eating baozi... --->starting eating baozi... [c1] is eating baozi 1 [c2] is eating baozi 1 [producer] is making baozi 1 [c1] is eating baozi 2 [c2] is eating baozi 2 [producer] is making baozi 2 [c1] is eating baozi 3 [c2] is eating baozi 3 [producer] is making baozi 3 [c1] is eating baozi 4 [c2] is eating baozi 4 [producer] is making baozi 4 [c1] is eating baozi 5 [c2] is eating baozi 5 [producer] is making baozi 5
Greenlet
from greenlet import greenlet
def test1():
print(12) #开始输出 12
gr2.switch() #手动切换到协程2 gr2 要执行的是test2 手动切换回来后的位置
print(34) # 继续输出 34
gr2.switch() #手动切换到gr2
def test2():
print(56) #开始输出 56
gr1.switch() #手动切换到 gr1切换的位置 手动切换回来后的位置
print(78) # 继续输出 78
gr1 = greenlet(test1) #启动一个协程 gr1 要执行的程序是test1
gr2 = greenlet(test2) #启动一个协程gr2 要执行的程序是test2
gr1.switch() #手动切换到 gr1 gr1 要执行的是test1
运行结果
12 56 34 78
Gevent
Gevent 是一个第三方库，可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程，在gevent中用到的主要模式是Greenlet, 它是以C扩展模块形式接入Python的轻量级协程。 Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部，但它们被协作式地调度。
import gevent
def func1():
print(' 33[31;1m李闯在跟海涛搞... 33[0m')
gevent.sleep(2)
print(' 33[31;1m李闯又回去跟继续跟海涛搞... 33[0m')
def func2():
print(' 33[32;1m李闯切换到了跟海龙搞... 33[0m')
gevent.sleep(1)
print(' 33[32;1m李闯搞完了海涛，回来继续跟海龙搞... 33[0m')
gevent.joinall([
gevent.spawn(func1),
gevent.spawn(func2),
#gevent.spawn(func3),
])
运行结果
李闯在跟海涛搞... 李闯切换到了跟海龙搞... 李闯搞完了海涛，回来继续跟海龙搞... 李闯又回去跟继续跟海涛搞...
整体这个程序还是需要2s执行的，当到IO操作，就自动切换。
IO阻塞时会自动切换任务
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/'),
])
monkey.patch_all() 把当前程序的所有的IO操作做上单独的标记。urllib中IO阻塞， gevent是检测不到的，那么做了标记之后就会知道有IO阻塞，自动切换协程。
通过gevent实现单线程下的多socket并发
server side
import sys
import socket
import time
import gevent
from gevent import socket,monkey
monkey.patch_all()
def server(port):
s = socket.socket()
s.bind(('0.0.0.0', port))
s.listen(500)
while True:
cli, addr = s.accept()
gevent.spawn(handle_request, cli)
def handle_request(conn):
try:
while True:
data = conn.recv(1024)
print("recv:", data)
conn.send(data)
if not data:
conn.shutdown(socket.SHUT_WR)
except Exception as ex:
print(ex)
finally:
conn.close()
if __name__ == '__main__':
server(8001)
client side
import socket
HOST = 'localhost' # The remote host
PORT = 8001 # The same port as used by the server
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
while True:
msg = bytes(input(">>:"),encoding="utf8")
s.sendall(msg)
data = s.recv(1024)
#print(data)
print('Received', repr(data))
s.close()
并发100个sock连接
import socket
import threading
def sock_conn():
client = socket.socket()
client.connect(("localhost",8001))
count = 0
while True:
#msg = input(">>:").strip()
#if len(msg) == 0:continue
client.send( ("hello %s" %count).encode("utf-8"))
data = client.recv(1024)
print("[%s]recv from server:" % threading.get_ident(),data.decode()) #结果
count +=1
client.close()
for i in range(100):
t = threading.Thread(target=sock_conn)
t.start()