并发编程之协程
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。
协程的本质就是在单线程下，由用户自己控制一个任务遇到io阻塞了就切换另外一个任务去执行，以此来提升效率。为了实现它，我们需要找寻一种可以同时满足以下条件的解决方案：可以控制多个任务之间的切换，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；可以检测io操作，在遇到io操作的情况下才发生切换。
一、协程介绍
1、定义
协程是单线程下的并发，又称微线程。协程是一种用户态的轻量级的线程，即协程是由用户程序自己控制调度的。强调如下：
（1）python的线程属于内核级别的，即由操作系统控制调度，如果遇到io或者执行时间过长，操作系统就会强迫要求交出cpu的执行权限，执行其他线程；
（2）单线程内开启协程，一旦遇到io就会从应用程序的级别进行切换，从而提升效率。注意：一定是遇到IO才切
greenlet模块
2、优点
优点如下：
（1）协程的切换的开销较小，属于程序级别的切换，操作系统无感知，因而更加的轻量级；
（2）实现单线程内的并发，最大限度的利用cpu。
3、缺点
缺点如下：
（1）协程的本质是在单线程下，无法利用多核；
（2）协程指的是单个线程，一旦协程遇到阻塞，则会阻塞整个线程。
4、总结协程特点：
- 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
- 附加：一个协程遇到IO操作自动切换到其它协程（如何实现检测IO，yield、greenlet都无法实现，就用到了gevent模块（select机制））
二、greenlet模块
greenlet模块提供一种在多种任务之间来回切换的功能，这种切换手段非常便捷。如下例：
from greenlet import greenlet
def eat(name):
print('%s is eating1' %name)
g2.switch('alex') #2.切换执行play（'alex'）
print('%s is eating2' %name)
g2.switch() #4.切换继续执行play（'alex'）
def play(name):
print('%s is playing1' %name)
g1.switch() #3.切换继续执行eat（'alex'）
print('%s is playing2' %name)
g1=greenlet(eat)
g2=greenlet(play)
'''switch只有第一次切换时需要传参'''
g1.switch('alex') #1.切换执行eat（'alex'） '''
输出结果：
alex is eating1
alex is playing1
alex is eating2
alex is playing2
'''
以上实例中gevent.sleep()模拟gevent可以识别的IO，对于实际的应用没有意义。对于time.sleep()等gevent不可识别的IO的阻塞该如何解决呢？请看下例。
2、gevent不可识别的IO阻塞情况
实例：
from gevent import monkey;monkey.patch_all()
'''from gevent import monkey;monkey.patch_all()必须放在文件的最开头'''
import time,gevent
from threading import current_thread
def eat(name):
print('%s is running1：%s' %(name,current_thread().getName()))
time.sleep(2)
print('%s is running2：%s' %(name,current_thread().getName())) def play(name):
print('%s is playing1:%s' %(name,current_thread().getName()))
time.sleep(1)
print('%s is playing2:%s' % (name, current_thread().getName())) start=time.time()
g1=gevent.spawn(eat,'alex')
g2=gevent.spawn(play,name='alex')
gevent.joinall([g1,g2])
stop=time.time()
print(stop-start)
'''
alex is running1：DummyThread-1
alex is playing1:DummyThread-2
alex is playing2:DummyThread-2
alex is running2：DummyThread-1
2.0029842853546143
'''
上例才是我们最终实现的协程，为解决识别正常阻塞的问题，我们采用打补丁的方式：from gevent import monkey;monkey.patch_all()，补丁必须放在文件的最开头。结果中
DummyThread-n翻译为假线程的意思，并不是开启了多线程。
四、协程实例
1、协程实现爬虫实例
from gevent import monkey
monkey.patch_all()
import gevent
import requests
from threading import current_thread
def get(url):
print('%s get %s' %(current_thread().getName(),url))
response=requests.get(url) #存在IO
if response.status_code==2:
return {'url': len(response.text)} g1=gevent.spawn(get,'www.baidu.com')
g2=gevent.spawn(get,'www.qq.com')
g3=gevent.spawn(get,'www.jd.com') g1.join()
g2.join()
g3.join() print(g1.value) #value为取值
print(g2.value)
print(g3.value)
2、协程实现socket通信
服务端：
from gevent import monkey
monkey.patch_all()
import gevent
from socket import *
from threading import current_thread sever = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) # 默认参数可以不传
sever.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
sever.bind(('127.0.0.1',8090))
sever.listen()
def talk(conn,addr):
print('%s got a connect from %s:%s'%(current_thread().getName(),addr[0],addr[1]))
while True:
data = conn.recv(1024).decode('utf-8')
if not data:break
conn.send(data.upper().encode()) if __name__ == '__main__':
while True:
conn,addr = sever.accept()
g = gevent.spawn(talk,conn,addr)
客户端
from socket import *
client=socket()
client.connect(('127.0.0.1',8090))
while True:
msg=input('>>>').strip()
if not msg:continue
client.send(msg.encode())
res=client.recv(1024).decode()
print(res) #多线程开客户端
# from threading import Thread
# from socket import *
# client=socket()
# client.connect(('127.0.0.1',8090))
# def talk(client):
# client.send('hello'.encode())
# res=client.recv(1024).decode()
# print(res)
#
# if __name__ == '__main__':
# for i in range(100):
# t=Thread(target=talk,args=(client,))
# t.start()