greenlet 官方文档：https://greenlet.readthedocs.io/en/latest/

From：https://www.jianshu.com/u/3ab212f28d91

Python Gevent – 高性能的 Python 并发框架：https://blog.csdn.net/freeking101/article/details/53097420

在 Python 里，按照官方解释 greenlet 是轻量级的并行编程，gevent 就是利用 greenlet 实现的基于协程（coroutine）的 python 的网络 library，通过使用 greenlet 提供了一个在 libev 事件循环顶部的高级别并发 API。即 gevent 是对 greenlet 的高级封装。

greenlet

为了更好使用协程来完成多任务，python 中 greenlet 模块对其封装，从而使得切换任务变得更加简单

安装方式：pip3 install greenlet

官网示例：

from greenlet import greenletdef test1():print(12)gr2.switch()print(34)def test2():print(56)gr1.switch()print(78)gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)gr1.switch()  # 切换到 gr1 开始运行， 即 从 gr1 对应 的 test1 开始运行

运行代码，输出为：12 56 34

当创建一个 greenlet 时，首先初始化一个空的栈， switch 到这个栈的时候，会运行在 greenlet 构造时传入的函数（首先在test1中打印 12），如果在这个函数（test1）中 switch 到其他协程（到了test2 打印 56），那么该协程会被挂起，等到切换回来（在test2 中切换到 test1 打印34）。当这个协程对应函数执行完毕，那么这个协程就变成dead状态。

看下面代码：

from greenlet import greenletdef test1():print(12)gr2.switch()print(34)def test2():print(56)gr1.switch()print(78)gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)gr2.switch()  # 切换到 gr2 开始运行， 即 从 gr2 对应 的 test2 开始运行

运行代码，输出为：56 12 78

greenlet 的 module 与 class

一起看一下greenlet中的属性：

其中，比较重要的是： getcurrent()， 类greenlet、异常类GreenletExit 。
getcurrent() ：返回当前的greenlet实例；
GreenletExit：是一个特殊的异常，当触发了这个异常的时候，即使不处理，也不会抛到其parent（后面会提到协程中对返回值或者异常的处理）

然后我们再来看看 greenlet.greenlet 这个类：

比较重要的几个属性：

　　run：当 greenlet 启动的时候会调用到这个callable，如果我们需要继承greenlet.greenlet时，需要重写该方法
　　switch：前面已经介绍过了，在greenlet之间切换
　　parent：可读写属性，后面介绍
　　dead：如果greenlet执行结束，那么该属性为true
　　throw：切换到指定greenlet后立即跑出异常

注意，本文后面提到的 greenlet 大多都是指 greenlet.greenlet 这个 class，注意区分

Switch not call

对于 greenlet，最常用的写法是 x = gr.switch(y)。这句话的意思是切换到 gr，传入参数 y。当从其他协程（不一定是这个gr）切换回来的时候，将值付给 x 。

import greenletdef test1(x, y):z = gr2.switch(x+y)print('test1 ', z)def test2(u):print('test2 ', u)gr1.switch(10)gr1 = greenlet.greenlet(test1)
gr2 = greenlet.greenlet(test2)
print(gr1.switch("hello", " world"))

输出：
　　　　'test2 ' 'hello world'
　　　　'test1 ' 10
　　　　None
上面的例子，第12行从 main greenlet 切换到了gr1，test1 第3行切换到了gr2，然后 gr1 挂起，第8行从 gr2 切回 gr1 时，将值（10）返回值给了 z。

每一个 Greenlet 都有一个 parent，一个新的 greenlet 在哪里创生，当前环境的 greenlet 就是这个新 greenlet 的 parent。所有的greenlet 构成一棵树，其跟节点就是还没有手动创建 greenlet 时候的 ”main” greenlet（事实上，在首次 import greenlet 的时候实例化）。当一个协程正常结束，执行流程回到其对应的parent；或者在一个协程中抛出未被捕获的异常，该异常也是传递到其parent。

学习 python的时候，有一句话会被无数次重复 ”everything is oblect”，即 一切皆对象。
在学习 greenlet 的调用中，同样有一句话应该深刻理解， “switch not call”。即 切换不是调用。

import greenletdef test1(x, y):print(id(greenlet.getcurrent()), id(greenlet.getcurrent().parent))  # 40240272 40239952z = gr2.switch(x+y)print('back z', z)def test2(u):print(id(greenlet.getcurrent()), id(greenlet.getcurrent().parent))  # 40240352 40239952return 'hehe'gr1 = greenlet.greenlet(test1)
gr2 = greenlet.greenlet(test2)
print(id(greenlet.getcurrent()), id(gr1), id(gr2))     # 40239952, 40240272, 40240352
print(gr1.switch("hello", " world"), 'back to main')   # hehe back to main

由这个例子可以看出，尽管是从 test1 所在的协程 gr1 切换到了 gr2，但 gr2 的 parent 还是 ’main’ greenlet，因为默认的 parent取决于 greenlet 的创生环境。另外，在 test2 中 return 之后整个返回值返回到了其 parent，而不是 switch 到该协程的地方（即不是 test1 ），这个跟我们平时的函数调用不一样，记住 “switch not call” 。对于异常，也是展开至 parent：

import greenletdef test1(x, y):try:z = gr2.switch(x+y)except Exception:print('catch Exception in test1')def test2(u):assert Falsegr1 = greenlet.greenlet(test1)
gr2 = greenlet.greenlet(test2)
try:gr1.switch("hello", " world")
except:print('catch Exception in main')

输出为：
　　 catch Exception in main

greenlet 生命周期

本文开始的地方提到第一个例子中的 gr2 其实并没有正常结束，我们可以用 greenlet.dead 这个属性来查看：

from greenlet import greenletdef test1():gr2.switch(1)print('test1 finished')def test2(x):print('test2 first', x)z = gr1.switch()print('test2 back', z)gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()
print('gr1 is dead?: %s, gr2 is dead?: %s' % (gr1.dead, gr2.dead))
gr2.switch()
print('gr1 is dead?: %s, gr2 is dead?: %s' % (gr1.dead, gr2.dead))
print(gr2.switch(10))

输出如下：

test2 first 1
test1 finished
gr1 is dead?: True, gr2 is dead?: False
test2 back ()
gr1 is dead?: True, gr2 is dead?: True
10

从这个例子可以看出：
1.只有当协程对应的函数执行完毕，协程才会 die，所以第一次 Check 的时候 gr2 并没有 die，因为第 9 行切换出去了就没切回来。在 main 中再 switch 到 gr2 的时候，执行后面的逻辑，gr2 die
2.如果试图再次 switch 到一个已经是 dead 状态的 greenlet 会怎么样呢，事实上会切换到其 parent greenlet。

Greenlet Traceing

Greenlet 也提供了接口使得程序员可以监控 greenlet 的整个调度流程。主要是 gettrace 和 settrace(callback) 函数。

import greenletdef test_greenlet_tracing():def callback(event, args):print(event, 'from', id(args[0]), 'to', id(args[1]))def dummy():g2.switch()def dummyexception():raise Exception('excep in coroutine')main = greenlet.getcurrent()g1 = greenlet.greenlet(dummy)g2 = greenlet.greenlet(dummyexception)print('main id %s, gr1 id %s, gr2 id %s' % (id(main), id(g1), id(g2)))oldtrace = greenlet.settrace(callback)try:g1.switch()except BaseException as e:print('Exception : ', e)finally:greenlet.settrace(oldtrace)test_greenlet_tracing()

结果：

main id 1397838280136, gr1 id 1397838280312, gr2 id 1397838280488
switch from 1397838280136 to 1397838280312
switch from 1397838280312 to 1397838280488
throw from 1397838280488 to 1397838280136
Exception :  excep in coroutine

其中 callback 函数 event 是 switch 或者 throw 之一，表明是正常调度还是异常跑出；args 是二元组，表示是从协程 args[0] 切换到了协程 args[1]。上面的输出展示了切换流程：从 main 到 gr1，然后到 gr2，最后回到 main。

greenlet使用建议

使用greenlet需要注意一下三点：

1. greenlet 创建之后，一定要结束，不能 switch 出去就不回来了，否则容易造成内存泄露
2. python 中每个线程都有自己的 main greenlet 及其对应的 sub-greenlet ，不同线程之间的 greenlet 是不能相互切换的
3. 不能存在循环引用，这个是官方文档明确说明：”Greenlets do not participate in garbage collection; cycles involving data that is present in a greenlet’s frames will not be detected. “

来看一个例子：

from greenlet import greenlet, GreenletExithuge = []def show_leak():def test1():gr2.switch()def test2():huge.extend([x * x for x in range(100)])gr1.switch()print('finish switch del huge')del huge[:]gr1 = greenlet(test1)gr2 = greenlet(test2)gr1.switch()gr1 = gr2 = Noneprint('length of huge is zero ? %s' % len(huge))if __name__ == '__main__':show_leak()# output： length of huge is zero ? 100

在test2函数中，第11行，我们将huge清空，然后再第16行将gr1、gr2的引用计数降到了0。但运行结果告诉我们，第11行并没有执行，所以如果一个协程没有正常结束是很危险的，往往不符合程序员的预期。greenlet提供了解决这个问题的办法，官网文档提到：如果一个greenlet实例的引用计数变成0，那么会在上次挂起的地方抛出GreenletExit异常，这就使得我们可以通过try ... finally 处理资源泄露的情况。如下面的代码：

from greenlet import greenlet, GreenletExithuge = []def show_leak():def test1():gr2.switch()def test2():huge.extend([x * x for x in range(100)])try:gr1.switch()finally:print('finish switch del huge')del huge[:]gr1 = greenlet(test1)gr2 = greenlet(test2)gr1.switch()gr1 = gr2 = Noneprint('length of huge is zero ? %s' % len(huge))if __name__ == '__main__':show_leak()# output :
# finish switch del huge
# length of huge is zero ? 0

上述代码的switch流程：main greenlet --> gr1 --> gr2 --> gr1 --> main greenlet, 很明显gr2没有正常结束（在第10行挂起了）。第18行之后gr1,gr2的引用计数都变成0，那么会在第10行抛出GreenletExit异常，因此finally语句有机会执行。同时，在文章开始介绍Greenlet module的时候也提到了，GreenletExit这个异常并不会抛出到parent，所以main greenlet也不会出异常。

看上去貌似解决了问题，但这对程序员要求太高了，百密一疏。所以最好的办法还是保证协程的正常结束。

gevent

安装：pip3 install gevent

因为 python 线程的性能问题，在python中使用多线程运行代码经常不能达到预期的效果。而有些时候我们的逻辑中又需要开更高的并发，或者简单的说，就是让我们的代码跑的更快，在同样时间内执行更多的有效逻辑、减少无用的等待。gevent 就是一个现在很火、支持也很全面的 python第三方协程库。

Python 通过 yield 提供了对协程的基本支持，但是不完全。greenlet 已经实现了协程，但是这个需要工人切换，有点麻烦。python 还有一个比 greenlet 更强大的并且能够自动切换任务的模块 gevent，gevent 为 Python提供了比较完善的协程支持。

gevent 是 Python 的第三方并发框架库，以微线程greenlet为核心，使用了epoll事件监听机制以及诸多其他优化而变得高效。而且其中有个monkey类，将现有基于Python 线程直接转化为 greenlet(类似于打patch)，通过 greenlet 实现协程，其基本思想是：当一个 greenlet 遇到IO操作时，比如访问网络，就自动切换到其他的 greenlet，等到 IO 操作完成，再在适当的时候切换回来继续执行。由于IO操作非常耗时，经常使程序处于等待状态，有了 gevent 为我们自动切换协程，就保证总有 greenlet 在运行，而不是等待IO。同时也因为只有一个线程在执行，会极大的减少上下文切换的成本。

gevent 基本使用

示例代码：

from gevent import monkey; monkey.patch_socket()
import geventdef f(n):for i in range(n):print(gevent.getcurrent(), i)g1 = gevent.spawn(f, 5)
g2 = gevent.spawn(f, 5)
g3 = gevent.spawn(f, 5)
g1.join()
g2.join()
g3.join()

运行结果：

<Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 0
<Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 1
<Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 2
<Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 3
<Greenlet at 0x10e49f550: f(5)> 4
<Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 0
<Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 1
<Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 2
<Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 3
<Greenlet at 0x10e49f910: f(5)> 4
<Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 0
<Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 1
<Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 2
<Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 3
<Greenlet at 0x10e49f4b0: f(5)> 4

可以看到，3个 greenlet 是依次运行而不是交替运行。

要让 greenlet 交替运行，可以通过 gevent.sleep()交出控制权：

def f(n):for i in range(n):print(gevent.getcurrent(), i)gevent.sleep(0)

执行结果：

<Greenlet at 0x10cd58550: f(5)> 0
<Greenlet at 0x10cd58910: f(5)> 0
<Greenlet at 0x10cd584b0: f(5)> 0
<Greenlet at 0x10cd58550: f(5)> 1
<Greenlet at 0x10cd584b0: f(5)> 1
<Greenlet at 0x10cd58910: f(5)> 1
<Greenlet at 0x10cd58550: f(5)> 2
<Greenlet at 0x10cd58910: f(5)> 2
<Greenlet at 0x10cd584b0: f(5)> 2
<Greenlet at 0x10cd58550: f(5)> 3
<Greenlet at 0x10cd584b0: f(5)> 3
<Greenlet at 0x10cd58910: f(5)> 3
<Greenlet at 0x10cd58550: f(5)> 4
<Greenlet at 0x10cd58910: f(5)> 4
<Greenlet at 0x10cd584b0: f(5)> 4

3个 greenlet 交替运行，把循环次数改为 500000，运行时间长一点，然后在操作系统的进程管理器中看，线程数只有1个。

示例代码：

# -*- coding: utf-8 -*-import geventdef f1():for i in range(5):print('run func: f1, index: %s ' % i)gevent.sleep(0)def f2():for i in range(5):print('run func: f2, index: %s ' % i)gevent.sleep(0)t1 = gevent.spawn(f1)
t2 = gevent.spawn(f2)
gevent.joinall([t1, t2])

运行后输出如下图所示：

由图中可以看出，f1 和 f2 是交叉打印信息的，因为在代码执行的过程中，我们人为使用 gevent.sleep(0) 创建了一个阻塞，gevent 在运行到这里时就会自动切换函数切换函数。也可以在执行的时候 sleep 更长时间，可以发现两个函数基本是同时运行然后各自等待。

在实际运用的过程中，我们如果有需要通过人为 sleep 来增加时间间隔或者确保部分逻辑安全的时候，此处使用就很方便了。当然，更多时候我们还是在需要进行网络请求的时候使用 gevent，由于切换是在 IO 操作时自动完成，所以 gevent 需要修改 Python 自带的一些标准库，这一过程在启动时通过 monkey patch 完成：

# -*- coding: utf-8 -*-from gevent import monkey; monkey.patch_all()
import gevent
import requests
from datetime import datetimedef f(url):print(f'time: {datetime.now()}, GET: {url}')resp = requests.get(url)print(f'time: {datetime.now()}, {len(resp.text)} bytes received from {url}.')gevent.joinall([gevent.spawn(f, 'https://www.python.org/'),gevent.spawn(f, 'https://www.yahoo.com/'),gevent.spawn(f, 'https://github.com/'),
])

运行上述代码，结果如下：

由上图可以看出，程序基本在同一时间触发了对三个网站的请求，然后各自进行，分别结束，而且结束顺序不同，也就是当 gevent 发现阻塞之后，让当前继续执行，然后自动切换到了另外的请求中运行。而且程序只有一个线程。

示例代码：

from gevent import monkey# 有耗时操作时需要
monkey.patch_all()  # 将程序中用到的耗时操作的代码，换为 gevent中自己实现的模块import gevent
import random
import timedef coroutine_work(coroutine_name):for i in range(10):print(coroutine_name, i)time.sleep(random.random())gevent.joinall([gevent.spawn(coroutine_work, "work1"),gevent.spawn(coroutine_work, "work2")]
)

加锁

如果需要在使用 gevent 的时候加锁，也是非常方便的：

# -*- coding: utf-8 -*-import gevent
from gevent.lock import Semaphoresem = Semaphore(1)def f1():for i in range(5):sem.acquire()print('run f1, this is ', i)sem.release()gevent.sleep(1)def f2():for i in range(5):sem.acquire()print('run f2, that is ', i)sem.release()gevent.sleep(0.3)t1 = gevent.spawn(f1)
t2 = gevent.spawn(f2)
gevent.joinall([t1, t2])

运行结果如下：

由输出可以发现，程序会同时判断是否在 sleep 以及是否有锁两种情况，然后执行当前的最有操作。

gevent 实现生产者 - 消费者

# -*- coding: utf-8 -*-from gevent import monkey# 猴子补丁，all是所有能切换协程的地方都切换，包含了socket，所以一般都用all
monkey.patch_all()
from gevent.queue import Queue  # 队列 gevent中的队列
import gevent
import randomqq = Queue(3)def producer(index=1):while True:print(f'producer [{index}] --> ', end='')item = random.randint(0, 99)qq.put(item)print("生产了：", item)def consumer(index=1):while True:print(f'consumer [{index}] --> ', end='')item = qq.get()print("消费了：", item)def main_1():thread_1 = gevent.spawn(producer)thread_2 = gevent.spawn(consumer)thread_3 = gevent.spawn(consumer, 2)thread_list = [thread_1, thread_2, thread_3]gevent.joinall(thread_list)if __name__ == '__main__':main_1()# main_2()pass

gevent 调度过程解析

https://www.jianshu.com/p/f55148c41f54

gevent 比较重要的模块

https://www.jianshu.com/p/0a0feb3fe361

gevent 比较重要的模块，包括Timeout，Event/AsynResult，Semphore，socket patch，这些模块都涉及当前协程与 hub 的切换。

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