并发编程—协程
1、什么是协程
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
需要强调的是：
1、python的线程属于内核级别，即有操作系统控制调度（如单线程遇到i/o时间过长，就会被迫交出cpu执行权限，切换其他线程运行）
2、单线程内开启协程，一旦遇到i/o，就会从应用程序级别（而非操作系统）控制切换，以此来提升效率（特别注意：非i/o操作的切换与效率无关）
2、使用协程的优缺点
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：
1、协程的切换开销更小，属于程序级别的切换，操作系统完全感知不到，因而更加轻量级
2、单线程内就可以实现并发的效果，最大限度使用cpu
缺点：
1、协程的本质是单线程下，无法利用多核，可以是一个程序开启多个进程，每个进程内可以开启多个线程，每个线程内可以开启多个协程
2、协程指的是单个线程，因而一旦协程出现阻塞，将会阻塞整个线程
总结协程特点：
1、必须在只有一个单线程里实现并发
2、修改共享数据不需要加锁
3、用户程序里自己保存多个控制流的上下文线
4、一个协程遇到IO操作自动切换到其他携程（如何实现检测IO ？ yield、greenlet都无法实现，就用到了gevent模块(select机制））
3、实现协程的方法
3.1 模块greenlet
from greenlet import greenlet
def eat(name):
print('%s eat 1' %name)
g2.switch('egon')
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=g
reenlet(play)
g1.switch('egon')#可以在第一次switch时传入参数，以后都不需要
1、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效率
2、greenlet 只是提供了一种比generator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操作自动切换来提升效率的问题
3、多任务常会既有计算操作，又有阻塞操作，我们完全可以在执行任务1时遇到阻塞，就利用阻塞的时间去执行任务2......，如此，才能提高效率，模块gevent可以实现它
3.2 模块gevent
3.2.1 介绍
gevent是一个第三方库，可以轻松的实现并发同步或异步编程，在gevevt中用到的主要模式时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
3.2.2 使用方法
使用方法：
g1=gevent.spawn(func,1,,2,3,x=4,y=5)
'''
1、创建一个协程对象g1
2、spawn括号内第一个参数是函数名，如eat，后面可以有多个参数，可以是位置实参或关键字实参，都是传给函数eat的'''
g2=gevent.spawn(func2)
g1.join() #等待g1结束
g2.join() #等待g2结束
#或者上述两步合作一步：gevent.joinall([g1,g2])
g1.value#拿到func1的返回值
遇到io主动切换：
import gevent
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)
g1=gevent.spawn(eat,'egon')
g2=gevent.spawn(play,name='egon')
g1.join()
g2.join()
#或者gevent.joinall([g1,g2])
print('主')
补丁
'''
gevent可以识别的io阻塞
不能识别time.sleep()或其他的阻塞
使用补丁：from gevent import monkey;monkey.patch_all()
必须放到被打补丁者的前面，如time，socket模块之前'''
from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import time
def eat():
print('eat food 1')
time.sleep(2)
print('eat food 2')
def play():
print('play 1')
time.sleep(1)
print('play 2')
g1=gevent.spawn(eat)
g2=gevent.spawn(play)
gevent.joinall([g1,g2])
print('主')
3.2.3 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。
3.2.4 应用举例
1、单线程下socket并发
# server.py
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)
# client.py
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'))
2、多线程并发多个客户端
# client.py
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()
