Python 协程,gevent(yield阻塞,greenlet),协程实现多任务(有规律的交替协作执行)

实现多任务:进程消耗的资源最大,线程消耗的资源次之,协程消耗的资源最少(单线程)。

gevent实现协程,gevent是通过阻塞代码(例如网络延迟等)来自动切换要执行的任务,所以在进行IO密集型程序时(例如爬虫),使用gevent可以提高效率(有效利用网络延迟的时间去执行其他任务)。

GIL(全局解释器锁)是C语言版本的Python解释器中专有的,GIL的存在让多线程的效率变低(哪个线程抢到锁,就执行哪个线程)。在IO密集型程序中,多线程依然比单线程效率高(GIL通过IO阻塞自动切换多线程)。

解决GIL(全局解释器锁)的问题的三种方法:1、不要用C语言版本的Python解释器。2、让子线程运行其他语言代码(例如:主线程运行Python代码,子线程运行C语言代码(C语言的动态库))。3、多进程代替多线程(多进程可以利用多核CPU)。

demo.py(协程底层原理,yield):

import time


# 带yield的函数并不是函数,而是一个生成器模板,返回一个生成器(可用于遍历迭代)
def task_1():
    while True:
        time.sleep(0.1)
        yield  # 阻塞,等待next迭代解阻塞


def task_2():
    while True:
        time.sleep(0.1)
        yield


def main():
    t1 = task_1()  # 返回的t1是一个生成器。 此时并未执行task_1中的代码
    t2 = task_2()
    # 先让t1运行一会,当t1中遇到yield的时候,再返回到24行,然后
    # 执行t2,当它遇到yield的时候,再次切换到t1中
    # 这样t1/t2/t1/t2的交替运行,最终实现了多任务....协程
    while True:
        next(t1)  # 执行task_1中的代码,遇到yield阻塞task_1。 等待下一次next激活。
        next(t2)  # 实现task_1与task_2交替执行,实现多任务...协程
    


if __name__ == "__main__":
    main()

demo.py(greenlet实现协程,封装了yield):

from greenlet import greenlet  # 需要安装greenlet模块  sudo pip3 install greenlet (python2.x使用pip) 
import time

def test1():
    while True:
        print("---A--")
        gr2.switch()   # 切换到gr2中的任务。
        time.sleep(0.5)

def test2():
    while True:
        print("---B--")
        gr1.switch()   # 切换到gr1中的任务。
        time.sleep(0.5)


gr1 = greenlet(test1)  # greenlet 底层封装了yield。
gr2 = greenlet(test2)

#切换到gr1中运行
gr1.switch()

demo.py(gevent实现协程,封装了greenlet,遇到阻塞代码自动切换协程任务):

import gevent  # 需要安装gevent模块  sudo pip3 install gevent (python2.x使用pip) 
import time


def f1(n):
    for i in range(n):
        print(gevent.getcurrent(), i)
        gevent.sleep(0.5)   # 为了提高协程效率,遇到阻塞类代码,会自动切换协程任务。
        # time.sleep(0.5)   # 阻塞类代码必须使用gevent自己包装的代码,原生阻塞类代码不会切换协程任务。 
                            # 可以使用monkey.patch_all()将所有原生阻塞类代码替换成gevent包装的阻塞类代码。 

def f2(n):
    for i in range(n):
        print(gevent.getcurrent(), i)  # <Greenlet "Greenlet-0" at 0x7f4a09b34648: f1(5)> 0
        gevent.sleep(0.5)
        # time.sleep(0.5)

def f3(n):
    for i in range(n):
        print(gevent.getcurrent(), i)
        gevent.sleep(0.5)
        # time.sleep(0.5)


g1 = gevent.spawn(f1, 5)  # gevent其实是对greenlet的封装。
g2 = gevent.spawn(f2, 5)  # 第一个参数f2表示协程执行的具体任务(函数),第二个参数5表示要传给f2的参数
g3 = gevent.spawn(f3, 5)
g1.join()   # 遇到阻塞类代码,自动切换协程任务。
g2.join()
g3.join()

demo.py(gevent打补丁,monkey自动替换原生阻塞类代码。重要,常用):

import gevent  # 需要安装gevent模块  sudo pip3 install gevent (python2.x使用pip)
import time
from gevent import monkey

# gevent打补丁
monkey.patch_all()  # 将所有原生阻塞类代码自动替换成gevent包装的阻塞类代码。 


def f1(n):
    for i in range(n):
        print(gevent.getcurrent(), i)
        time.sleep(0.5)  # 会自动替换成 gevent.sleep(0.5)

def f2(n):
    for i in range(n):
        print(gevent.getcurrent(), i)
        time.sleep(0.5)

def f3(n):
    for i in range(n):
        print(gevent.getcurrent(), i)
        time.sleep(0.5)


# g1 = gevent.spawn(f1, 5)
# g2 = gevent.spawn(f2, 5)
# g3 = gevent.spawn(f3, 5)
# g1.join()
# g2.join()
# g3.join()

# 一种简便写法
gevent.joinall([
        gevent.spawn(f1, 5),
        gevent.spawn(f2, 5),
        gevent.spawn(f3, 5)
])

demo.py(gevent底层原理):

import socket
import time

tcp_server_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
tcp_server_tcp.bind(("", 7899))
tcp_server_tcp.listen(128)
tcp_server_tcp.setblocking(False)  # 设置套接字为非堵塞的方式。 (接收数据时如果没有接到数据(阻塞)那么就抛异常,否则正常接收数据。)

client_socket_list = list()  # 用于保存与客户端连接的套接字。

while True:

    # time.sleep(0.5)

    try:
        new_socket, new_addr = tcp_server_tcp.accept()  # 用抛异常的方式代替阻塞。
    except Exception as ret:
        print("---没有新的客户端到来---")
    else:
        print("---只要没有产生异常,那么也就意味着 来了一个新的客户端----")
        new_socket.setblocking(False)  # 设置套接字为非堵塞的方式。 (如果需要阻塞就直接抛异常代替阻塞)
        client_socket_list.append(new_socket)
        
    for client_socket in client_socket_list:
        try:
            recv_data = client_socket.recv(1024)    # 用抛异常的方式代替阻塞。
        except Exception as ret:
            print("----这个客户端还没有发送过来数据----")
        else:
            if recv_data:
                # 对方发送过来数据
                print("----客户端发送过来了数据-----")
            else:
                # 对方调用close 导致了 recv返回
                client_socket.close()
                client_socket_list.remove(client_socket)
                print("---客户端已经关闭----")
        

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