一、协程介绍
协程:是单线程下的并发,又称微线程,纤程。协程是一种用户态的轻量级线程,即协程是由用户程序自己控制调度的。
简而言之:在计算机层面并没有协程,而是程序员根据代码实现 CPU 的切换
需要强调的是:
对比操作系统控制线程的切换,用户在单线程内控制协程的切换。
优点如下:
缺点如下:
总结协程特点:
对于实现协程来说,要实现保存状态加切换 并且需要在遇到 IO 时能够切换
二、greenlet 模块
2.1 greenlet实现状态切换
from greenlet import greenlet
def eat(name):
print('%s eat 1' %name)
g2.switch('nick')
print('%s eat 2' %name)
g2.switch()
def play(name):
print('%s play 1' %name)
g1.switch()
print('%s play 2' %name)
g1=greenlet(eat)
g2=greenlet(play)
g1.switch('nick')#可以在第一次switch时传入参数,以后都不需要
单纯的切换(在没有io的情况下或者没有重复开辟内存空间的操作),反而会降低程序的执行速度。
2.2 效率对比
#顺序执行
import time
def f1():
res=1
for i in range(100000000):
res+=i
def f2():
res=1
for i in range(100000000):
res*=i
start=time.time()
f1()
f2()
stop=time.time()
print('run time is %s' %(stop-start)) #10.985628366470337
#切换
from greenlet import greenlet
import time
def f1():
res=1
for i in range(100000000):
res+=i
g2.switch()
def f2():
res=1
for i in range(100000000):
res*=i
g1.switch()
start=time.time()
g1=greenlet(f1)
g2=greenlet(f2)
g1.switch()
stop=time.time()
print('run time is %s' %(stop-start)) # 52.763017892837524
greenlet只是提供了一种比 生成器yiled
更加便捷的切换方式,当切到一个任务执行时如果遇到io,那就原地阻塞,仍然是没有解决遇到IO自动切换来提升效率的问题。
三、Gevent模块
Gevent 是一个第三方库,可以轻松通过gevent实现并发同步或异步编程,在gevent中用到的主要模式是Greenlet,它是以C扩展模块形式接入Python的轻量级协程。 Greenlet全部运行在主程序操作系统进程的内部,但它们被协作式地调度。
3.1 方法介绍
g1=gevent.spawn(func,1,2,3,x=4,y=5)
: 实例化一个协程对象
g2=gevent.spawn(func2)
g1.join()
: 等待g1结束
g2.join()
: 等待g2结束
gevent.join([g1,g2])
: 将上述两部合成一步
g1.value
: 拿到func1的返回值
3.2 IO 阻塞演示
gevent 模块无法检测一些常见的 IO 操作,因此在导入时需要加上猴子补丁
from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import time
def eat(name):
print('%s eat 1' %name)
gevent.sleep(2)
print('%s eat 2' %name)
def play(name):
print('%s play 1' %name)
gevent.sleep(1)
print('%s play 2' %name)
ctime = time.time()
g1=gevent.spawn(eat,'frank')
g2=gevent.spawn(play,name='frank')
gevent.joinall([g1,g2])
print('主线程执行结束')
print(time.time()-ctime) # 2.0050058364868164
最终主线程的执行结果为2 秒多点,可以明显的区别于单个线程下串行执行的 3 秒多的时间
3.3 查看threading.current_thread().getName()
我们可以用threading.current_thread().getName()
来查看每个g1和g2,查看的结果为DummyThread-n,即假线程
from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import threading
import gevent
import time
def eat():
print(threading.current_thread().getName())
print('eat food 1')
time.sleep(2)
print('eat food 2')
def play():
print(threading.current_thread().getName())
print('play 1')
time.sleep(1)
print('play 2')
g1=gevent.spawn(eat)
g2=gevent.spawn(play)
gevent.joinall([g1,g2])
print('主')
3.4 Gevent之同步与异步
from gevent import spawn,joinall,monkey;monkey.patch_all()
import time
def task(pid):
"""
Some non-deterministic task
"""
time.sleep(0.5)
print('Task %s done' % pid)
def synchronous(): # 同步
for i in range(10):
task(i)
def asynchronous(): # 异步
g_l=[spawn(task,i) for i in range(10)]
joinall(g_l)
print('DONE')
if __name__ == '__main__':
print('Synchronous:')
synchronous()
print('Asynchronous:')
asynchronous()
# 上面程序的重要部分是将task函数封装到Greenlet内部线程的gevent.spawn。
# 初始化的greenlet列表存放在数组threads中,此数组被传给gevent.joinall 函数,
# 后者阻塞当前流程,并执行所有给定的greenlet任务。执行流程只会在 所有greenlet执行完后才会继续向下走。
四、Gevent之应用
通过gevent实现单线程下的socket并发
注意:from gevent import monkey;monkey.patch_all()
一定要放到导入socket模块之前,否则gevent无法识别socket的阻塞。
4.1 服务端
from gevent import monkey;monkey.patch_all()
from socket import *
import gevent
#如果不想用money.patch_all()打补丁,可以用gevent自带的socket
# from gevent import socket
# s=socket.socket()
def server(server_ip,port):
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
s.bind((server_ip,port))
s.listen(5)
while True:
conn,addr=s.accept()
gevent.spawn(talk,conn,addr)
def talk(conn,addr):
try:
while True:
res=conn.recv(1024)
print('client %s:%s msg: %s' %(addr[0],addr[1],res))
conn.send(res.upper())
except Exception as e:
print(e)
finally:
conn.close()
if __name__ == '__main__':
server('127.0.0.1',8080)
4.2 客户端
from socket import *
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:
msg=input('>>: ').strip()
if not msg:continue
client.send(msg.encode('utf-8'))
msg=client.recv(1024)
print(msg.decode('utf-8'))
4.3 多线程并发多个客户端
from threading import Thread
from socket import *
import threading
def client(server_ip,port):
c=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #套接字对象一定要加到函数内,即局部名称空间内,放在函数外则被所有线程共享,则大家公用一个套接字对象,那么客户端端口永远一样了
c.connect((server_ip,port))
count=0
while True:
c.send(('%s say hello %s' %(threading.current_thread().getName(),count)).encode('utf-8'))
msg=c.recv(1024)
print(msg.decode('utf-8'))
count+=1
if __name__ == '__main__':
for i in range(500):
t=Thread(target=client,args=('127.0.0.1',8080))
t.start()