引子:

之前学习过了,线程,进程的概念,知道了在操作系统中进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位.按道理来说我们已经算是把CPU的利用率提高很多了.但是我们知道无论是创建多进程还是创建多线程来解决问题,都要消耗一定的时间来创建进程,创建线程,以及管理他们之间的切换.

随着我们对于效率的最求不断提高,基于单线程来实现并发又成为一个新的课题.即只用一个主线程的情况下实现并发.这样就可以节省创建线程进程所消耗的时间.

并发的本质: 切换+保存状态

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),一种情况是任务发生了阻塞,另外一种情况是该任务计算时间过长

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。

协成的本质就是在单线程下,由用户自己控制一个任务遇到IO阻塞就切换另一个任务去执行,一次来提升效率.

#可以控制对个任务之间的切换,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.#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,又称为为线程. 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.

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

一个协程遇到IO操作自动切换到其他协程

Greenlet模块

安装:pip3 install greenlet

from greenlet importgreenletdefeat(name):print('%s eat 1'%name)

g2.switch('egon')print('%s eat 2'%name)

g2.switch()defplay(name):print('%s play 1' %name)

g1.switchprint('%s play 2' %name)

g1=greenlet(eat)

g2=greenlet(play)

g1.switch('egon')#可以在第一次switch时传入参数,以后都不需要

greenlet实现状态切换

Gevent模块

安装:pip3 install 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的轻量级线程.Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部,但他们被协作式的调度.

importgeventdefeat(name):print('%s eat 1' %name)

gevent.sleep(2)print('%s eat 2' %name)defplay(name):print('%s play 1' %name)

gevent.sleep(1)print('%s play 2' %name)

g1=gevent.spawn(eat,'egon')

g2=gevent.spawn(play,name='egon')

g1.join()

g2.join()#或者gevent.joinall([g1,g2])

print('主')

遇到IO主动切换

IO多路复用

IO多路复用作用:检查多个socket是否已经发生变化(是否连接成功/是否已经获取数据)(可读/可写)

当用户进程调用了select，那么整个进程会被block，而同时，kernel会“监视”所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。

三种模式:

select：最多1024个socket；循环去检测。

poll：不限制监听socket个数；循环去检测(水平触发)。

epoll：不限制监听socket个数；回调方式(边缘触发)。

基于IO多路复用+socket实现并发请求:

IO多路复用

socket 非阻塞(不等待)

异步:执行完某个任务后自动调用我给它的函数

Python中开源  基于事件循环实现的异步非阻塞框架  Twisted

importsocketimportrequests#方式一

ret = requests.get('https://www.baidu.com/s?wd=alex')#方式二

client =socket.socket()#百度创建连接: 阻塞

client.connect(('www.baidu.com',80))#问百度我要什么？

client.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')#我等着接收百度给我的回复

chunk_list =[]whileTrue:

chunk= client.recv(8096)if notchunk:breakchunk_list.append(chunk)

body= b''.join(chunk_list)print(body.decode('utf-8'))

socket发生请求

importsocketimportrequests#方式一

key_list = ['alex','db','sb']for item inkey_list:

ret= requests.get('https://www.baidu.com/s?wd=%s' %item)#方式二

defget_data(key):#方式二

client =socket.socket()#百度创建连接: 阻塞

client.connect(('www.baidu.com',80))#问百度我要什么？

client.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')#我等着接收百度给我的回复

chunk_list =[]whileTrue:

chunk= client.recv(8096)if notchunk:breakchunk_list.append(chunk)

body= b''.join(chunk_list)print(body.decode('utf-8'))

key_list= ['alex','db','sb']for item inkey_list:

get_data(item)

单线程解决并发

importthreading

key_list= ['alex','db','sb']for item inkey_list:

t= threading.Thread(target=get_data,args=(item,))

t.start()

解决并发,多线程

提高并发方案:

--多进程

--多线程

--异步非阻塞模块(Twisted)  scrapy框架(单线程完成并发)

importsocketimportselect

client1=socket.socket()

client1.setblocking(False)#百度创建连接: 非阻塞

try:

client1.connect(('www.baidu.com',80))exceptBlockingIOError as e:passclient2=socket.socket()

client2.setblocking(False)#百度创建连接: 非阻塞

try:

client2.connect(('www.sogou.com',80))exceptBlockingIOError as e:passclient3=socket.socket()

client3.setblocking(False)#百度创建连接: 非阻塞

try:

client3.connect(('www.oldboyedu.com',80))exceptBlockingIOError as e:passsocket_list=[client1,client2,client3]

conn_list=[client1,client2,client3]whileTrue:

rlist,wlist,elist= select.select(socket_list,conn_list,[],0.005)#wlist中表示已经连接成功的socket对象

for sk inwlist:if sk ==client1:

sk.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')elif sk==client2:

sk.sendall(b'GET /web?query=fdf HTTP/1.0\r\nhost:www.sogou.com\r\n\r\n')else:

sk.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.oldboyedu.com\r\n\r\n')

conn_list.remove(sk)for sk inrlist:

chunk_list=[]whileTrue:try:

chunk= sk.recv(8096)if notchunk:breakchunk_list.append(chunk)exceptBlockingIOError as e:breakbody= b''.join(chunk_list)#print(body.decode('utf-8'))

print('------------>',body)

sk.close()

socket_list.remove(sk)if notsocket_list:break

单线程完成并发

什么是异步非阻塞?

--非阻塞:不等待

比如创建socket对某个地址进行connect,获取接收数据recv时默认都会等待(连接成功或接收到数据),才执行后续操作.如果设置setblocking(False),以上两个过程就不在等待,到时会报BlockingIOError的错误,只要捕获即可.

--异步,通知,执行完成后自动执行回调函数或自动执行某些操作(通知)

比如做爬虫中向某个地址baidu.com发送请求,当请求执行完成之后自动执行回调函数.

什么是同步阻塞?

--阻塞:等

--同步:按照顺序逐步执行

key_list = ['alex','db','sb']for item inkey_list:

ret= requests.get('https://www.baidu.com/s?wd=%s' %item)print(ret.text)