python 协程和异步的关系_python 协程和异步I/O的实践
协程的概念协程(coroutine)通常又称之为微线程或纤程,它是相互协作的一组子程序(函数)。所谓相互协作指的是在执行函数A时,可以随时中断去执行函数B,然后又中断继续执行函数A。注意,这一过程并不是函数调用(因为没有调用语句),整个过程看似像多线程,然而协程只有一个线程执行。协程通过yield关键字和 send()操作来转移执行权,协程之间不是调用者与被调用者的关系。
协程的优势在于以下两点:执行效率极高,因为子程序(函数)切换不是线程切换,由程序自身控制,没有切换线程的开销。
不需要多线程的锁机制,因为只有一个线程,也不存在竞争资源的问题,当然也就不需要对资源加锁保护,因此执行效率高很多。
总结:协程适合处理的是I/O密集型任务,处理CPU密集型任务并不是它的长处,如果要提升CPU的利用率可以考虑“多进程+协程”的模式。
示例代码:
def consumer():
"""消费者:return:"""
count = 0
while True:
n = yield count
if not n:
return
print('Consumer%s...' % n)
count += n
def produce(c):
"""生产者:param c::return:"""
# 激活协程
c.send(None)
n = 0
while n < 5:
n = n + 1
print('Produce%s...' % n)
r = c.send(n)
print('Consumer return:%s' % r)
c.close()
if __name__ == '__main__':
c = consumer()
produce(c)
注意 : consumer函数是一个generator,把一个consumer传入produce后:首先调用c.send(None)启动生成器;
然后,一旦生产了东西,通过c.send(n)切换到consumer执行;
consumer通过yield拿到消息,处理,又通过yield把结果传回;
produce拿到consumer处理的结果,继续生产下一条消息;
produce决定不生产了,通过c.close()关闭consumer,整个过程结束。
整个流程无锁,由一个线程执行,produce和consumer协作完成任务,所以称为“协程”,而非线程的抢占式多任务。
历史回顾Python 2.2:第一次提出了生成器(最初称之为迭代器)的概念(PEP 255)。
Python 2.5:引入了将对象发送回暂停了的生成器这一特性即生成器的send()方法(PEP 342)。
Python 3.3:添加了yield from特性,允许从迭代器中返回任何值(注意生成器本身也是迭代器),这样我们就可以串联生成器并且重构出更好的生成器。
Python 3.4:引入asyncio.coroutine装饰器用来标记作为协程的函数,协程函数和asyncio及其事件循环一起使用,来实现异步I/O操作。
Python 3.5:引入了async和await,可以使用async def来定义一个协程函数,这个函数中不能包含任何形式的yield语句,但是可以使用return或await从协程中返回值。
异步I/O - 非阻塞式I/O操作。用asyncio提供的@asyncio.coroutine可以把一个generator标记为coroutine类型,然后在coroutine内部用yield from调用另一个coroutine实现异步操作。
示例代码:
import asyncio
@asyncio.coroutine
def countdown(name, num):
while num > 0:
print(f'Countdown[{name}]: {num}')
yield from asyncio.sleep(1)
num -= 1
def main():
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [
countdown("A", 10), countdown("B", 5),
]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
if __name__ == '__main__':
main()为了简化并更好地标识异步IO,从Python 3.5开始引入了新的语法async和await,可以让coroutine的代码更简洁易读
请注意,async和await是针对coroutine的新语法,要使用新的语法,只需要做两步简单的替换:把@asyncio.coroutine替换为async;
把yield from替换为await。
示例代码:
import asyncio
async def countdown(name, num):
while num > 0:
print(f'Countdown[{name}]: {num}')
await asyncio.sleep(1)
num -= 1
def main():
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [
countdown("A", 10), countdown("B", 5),
]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
if __name__ == '__main__':
main()
参考链接
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