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Python協程詳解

協程,又稱微執行緒,纖程。英文名Coroutine。

子程式,或者稱為函式,在所有語言中都是層級呼叫,比如A呼叫B,B在執行過程中又呼叫了C,C執行完畢返回,B執行完畢返回,最後是A執行完畢。所以子程式呼叫是通過棧實現的,一個執行緒就是執行一個子程式。而協程的呼叫和子程式不同,協程看上去也是子程式,但執行過程中,在子程式內部可中斷,然後轉而執行別的子程式,在適當的時候再返回來接著執行。

下面用一個生產消費者例子來接介紹協程

# -*- coding:utf-8 -*-

import time

def consumer():
    r = ''
    while True:
        n = yield r
        if not n:
            return
        print('[consumer] consuming %s...' % n)
        time.sleep(1)
        r = '200 OK'

def produce(c):
    c.__next__()
    n = 0
    while n < 5:
        n = n + 1
        print('[produce] producing %s...' % n)
        r = c.send(n)
        print('[produce] consumer return: %s' % r)
    c.close()

if __name__=='__main__':
    c = consumer()
    produce(c)

consumer函式是一個generator(生成器),把一個consumer傳入produce後:

(1)首先呼叫c.__next__()啟動生成器;

(2)然後,一旦生產了東西,通過c.send(n)切換到consumer執行;

(3)consumer通過yield拿到訊息,處理,又通過yield把結果傳回;

(4)produce拿到consumer處理的結果,繼續生產下一條訊息;

(5)produce決定不生產了,通過c.close()關閉consumer,整個過程結束。

協程的優勢:

(1)極高的執行效率。因為子程式切換不是執行緒切換,而是由程式自身控制,因此,沒有執行緒切換的開銷,和多執行緒比,執行緒數量越多,協程的效能優勢就越明顯。

(2)不需要多執行緒的鎖機制,因為只有一個執行緒,也不存在同時寫變數衝突,在協程中控制共享資源不加鎖,只需要判斷狀態就好了,所以執行效率比多執行緒高很多。