Python高级编程之生成器(Generator)与coroutine(二):coroutine介绍

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上一篇文章Python高级编程之生成器(Generator)与coroutine(一):Generator中，我们介绍了什么是Generator，以及写了几个使用Generator Function的示例，这一小节，我们会介绍Python的coroutine，以及会有一个小例子，再接下来的文章中会以代码的形式一步步介绍coroutine的高级用法。

coroutine(协程)

什么是coroutine？coroutine跟Generator有什么区别？下面先看一段代码： 

def grep_co(pattern):
    print "Lookin for %s" % pattern
    while True:
        # 执行完下面这句，函数挂起，等待接收数据,通过send()函数
        # yield line
        line = (yield )
7         if pattern in line:
8             print line

 

grep_co就是一个coroutine，从代码的角度来看，coroutine跟generator的唯一区别就是在第6行，coroutine是

line = (yield)

而Generator是：

yield line

那么这两者有什么区别呢？先别急，我们接着往下看：

在Python2.5及之后的版本中，yield可以用作为表达式，就是gerp_co()函数中的这种用法。那么问题来了，gerp_co()函数中的line的值应该是多少？这个值是谁给他的？

答案很简单：line的值是我们(grep_co())的调用者发送过去的。怎么发送的？Easy！使用send(value)函数即可。先来看下执行效果：

>>> def grep_co(pattern):
    print "Looking for %s" %pattern
    while True:
        line = (yield)
        if pattern in line:
            print line

            
>>> g = grep_co("python")
>>> g
<generator object grep_co at 0x01FA3B98>

跟Generator一样，当调用gerp_co("python")的时候，并不会立即执行grep_co函数，而是会返回一个generator类型的对象，同样是在这个对象调用了next()的时候才会开始执行这个函数：

>>> g.next()
Looking for python

调用了next()函数之后，函数开始执行，执行到第6行，也就是line = (yield)这一行代码的时候，碰到了yield关键字，跟Generator一样，此时，整个函数会挂起，由于yield后面没有跟随其他的变量(一般情况下，coroutine中的yield语句也不会跟随返回值，这个后面会讲到)，所以此时不会返回任何数据，只是单纯的保存执行环境并挂起暂停执行。

既然coroutine跟Generator一样碰到yield关键字会挂起，那么是不是也跟Generator一样调用next()函数继续执行呢？其实你如果能够这样想我会很高兴，说明你有在认真的看，O(∩_∩)O~。不幸的是想法是好的，可惜是错的，O(∩_∩)O哈哈~，应该使用send(value)函数。接着上面往下走，上面调用了g.next(),函数开始执行，碰到了yield关键字，函数挂起暂停执行，现在调用g.send("I love python")函数，执行结果如下：

>>> g.send("Hello,I love python")
Hello,I love python

可以看到，send 函数有一个参数，这个参数就是传递个line这个变量的。调用了send("I love python")这个函数之后，grep_co()这个函数会接着上次挂起的地方往下执行，也就是在第六行line = (yield)这个地方，send("I love python")函数的参数会被传递给line这个变量，然后接着往下执行，直到执行完毕或者再次碰到yield关键字。在这个例子中，line的值是"I love pyhton",pattern的值是"python",if判断为真，打印输出line，接着往下执行，因为是在一个无限循环当中，再次碰到了yield这个关键字，挂起并暂停。所以我们会看到上面的执行结果。

>>> g.send("Life is short,Please use Python")
>>> g.send("Life is short,Please use python")
Life is short,Please use python

我们再继续调用send(value)函数，会重复上面的执行过程。

讲了这么多，那么什么才是coroutine呢？我相信聪明的你应该已经猜到了：

所谓的coroutine，也就是一个包含有yield关键字的函数，但是跟Generator不同的是，coroutine会以value = (yield)的方式使用yield关键字，并且接受调用者通过send(value)函数发送过来的数据，然后消费这个数据(consume the value)。

在使用coroutine，有一点很需要注意的就是：所有的coroutine必须要先调用.next()或者send(None)才行。在调用send传入非None值前，生成器必须处于挂起状态，否则将抛出异常。当然，也可以使用.next()恢复生成器，只不过此时coroutine接收到的value为None。

可以调用.close()关闭coroutine。关闭coroutine之后，再次调用.nect()或者.send(value)之后会抛出异常。

>>> g.close()
>>> g.send("corotuine has already closed")

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#16>", line 1, in <module>
    g.send("corotuine has already closed")
StopIteration
>>> 

.close()会抛出GeneratorExit异常，我们可以在代码中捕获并处理这个异常，而且一般情况下也应该处理这个异常。

def grep(pattern):
    print "Looking for %s" %pattern
    try:
        while True:
            line = (yield)
            if pattern in line:
                print line
    except GeneratorExit:
        print "Going away.Goodbye"

当然也可以通过throw()函数在生成器内部抛出一个指定的异常。

>>> g.send("Life is short,please use python")
Life is short,please use python
>>> g.throw(RuntimeError,"You'ar hosed")

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#14>", line 1, in <module>
    g.throw(RuntimeError,"You'ar hosed")
  File "<pyshell#10>", line 5, in grep
    line = (yield)
RuntimeError: You'ar hosed

好了，coroutine已经介绍的差不多了，我们可以看到coroutine可以很方便的挂起和执行，也有多个人口点和出口点，而普通的函数一般只有一个入口点和出口点。

Generator和coroutine用起来很像，但是仅此而已，Generator和coroutine是两个完全不相同的概念。Generator产生(返回)数据用来在迭代(iterator)中使用，而coroutine则是需要其他的地方发送数据过来，从而消费数据(consume value)。

接下来讲的是使用coroutine要注意的地方：

第一，就是千万别忘记了在使用coroutine前要先调用.next()函数。但是这一点经常容易忘记，所以可以使用一个function decorator.

# 作为装饰器用，因为经常容易会忘记调用.next()函数
def coroutine(func):
    def start(*args,**kargs):
        cr = func(*args,**kargs)
        cr.next()
        return cr
    return start

第二：最好是不要把Generator和coroutine混合在一起用，也就是receive_value = (yield return_value)这种方式来用。因为这会很难以理解，而且也会出现某些很诡异的情况。先看代码：

def countdown_co(n):
    print "Counting down from ",n
    while n >= 0:
        newvalue = (yield n)
        # 如果接收到了newvalue，则重新设置n
        if newvalue is not None:
            n = newvalue
        else:
            n -= 1

代码很简单，同时使用了coroutine和Generator，诡异的情况发生了。先是写一个函数test_countdown_co():

def test_countdown_co():
    c = countdown_co(5)
    for n in c:
        print n
        if 5 == n:
            c.send(3)

然后在IDLE终端调用这个函数，可以看到函数的执行结果为:

>>> test_countdown_co()
Counting down from  5
5
2
1
0

现在，我们在IDLE终端直接输入上面的test_countdown_co()代码来测试countdown_co()函数：

>>> c = countdown_co(5)
>>> for n in c:
    print n
    if 5 == n:
        c.send(3)

        
Counting down from  5
5
3
2
1
0
>>> 

可以看到一样的代码，执行结果却不一样，好诡异啊！到现在我都没有想明白这是为什么。如果有谁知道原因，请告诉我，O(∩_∩)O谢谢！

好了！这一篇介绍coroutine的Blog也写好了。接下来的文章会以完整的代码的形式来介绍coroutine的一些高级用法。敬请期待。O(∩_∩)O哈哈~