python使用协程实现并发操作的方法详解
本文实例讲述了python使用协程实现并发操作的方法。分享给大家供大家参考，具体如下：
协程
协程是一种用户态的轻量级线程，又称微线程。
协程拥有自己的寄存器上下文和栈，调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此：协程能保留上一次调用时的状态（即所有局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置。
优点：
- 无需线程上下文切换的开销
- 无需原子操作锁定及同步的开销
- 方便切换控制流，简化编程模型
- 高并发+高扩展性+低成本：一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。
所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何contextswitch（切换到另一个线程）。
原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序是不可以被打乱，或者切割掉只执行部分。视作整体是原子性的核心。
缺点：
- 无法利用多核资源：协程的本质是个单线程,它不能同时将单个CPU的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写的绝大部分应用都没有这个必要，除非是cpu密集型应用。
- 进行阻塞（Blocking）操作（如IO时）会阻塞掉整个程序
使用Gevent
gevent是python的一个并发框架,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.
- 简单示例
gevent的sleep可以交出控制权，当我们在受限于网络或IO的函数中使用gevent，这些函数会被协作式的调度，gevent的真正能力会得到发挥。Gevent处理了所有的细节，来保证你的网络库会在可能的时候，隐式交出greenlet上下文的执行权。
importgevent
deffoo():
print('runninginfoo')
gevent.sleep(0)
print('combackfrombarintofoo')
defbar():
print('runninginbar')
gevent.sleep(0)
print('combackfromfoointobar')
#创建线程并行执行程序
gevent.joinall([
gevent.spawn(foo),
gevent.spawn(bar),
])
执行结果
runninginfoo
runninginbar
combackfrombarintofoo
combackfromfoointobar
- 同步异步
importrandom
importgevent
deftask(pid):
gevent.sleep(random.randint(0,2)*0.001)
print('Task%sdone'%pid)
defsynchronous():
foriinrange(1,10):
task(i)
defasynchronous():
threads=[gevent.spawn(task,i)foriinrange(10)]
gevent.joinall(threads)
print('Synchronous:')
synchronous()
print('Asynchronous:')
asynchronous()
执行输出
Synchronous:
Task1done
Task2done
Task3done
Task4done
Task5done
Task6done
Task7done
Task8done
Task9done
Asynchronous:
Task1done
Task4done
Task5done
Task9done
Task6done
Task0done
Task2done
Task3done
Task7done
Task8done
- 以子类的方法使用协程
可以子类化Greenlet类，重载它的_run方法，类似多线程和多进程模块
importgevent
fromgeventimportGreenlet
classTest(Greenlet):
def__init__(self,message,n):
Greenlet.__init__(self)
self.message=message
self.n=n
def_run(self):
print(self.message,'start')
gevent.sleep(self.n)
print(self.message,'end')
tests=[
Test("hello",3),
Test("world",2),
]
fortestintests:
test.start()#启动
fortestintests:
test.join()#等待执行结束
- 使用monkeypatch修改系统标准库(自动切换协程)
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。
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monkeypatch完成
importgevent
importrequests
fromgeventimportmonkey
monkey.patch_socket()
deftask(url):
r=requests.get(url)
print('%sbytesreceivedfrom%s'%(len(r.text),url))
gevent.joinall([
gevent.spawn(task,'https://www.baidu.com/'),
gevent.spawn(task,'https://www.qq.com/'),
gevent.spawn(task,'https://www.jd.com/'),
])
执行输出
2443bytesreceivedfromhttps://www.baidu.com/
108315bytesreceivedfromhttps://www.jd.com/
231873bytesreceivedfromhttps://www.qq.com/
可以看出3个网络操作是并发执行的，而且结束顺序不同
参考链接：http://hhkbp2.github.io/gevent-tutorial/
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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。
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