扣丁学堂为你讲解Python协程具体内容是什么

在Python学习之中，知识点复杂而且繁多，怎么系统的进行学习Python呢？本文将先介绍协程的概念，然后分别介绍Python2.x与3.x下协程的用法，最终将协程与多线程做比较并介绍异步爬虫模块。

协程

概念：协程，又称微线程，纤程，英文名Coroutine。协程的作用，是在执行函数A时，可以随时中断，去执行函数B，然后中断继续执行函数A(可以自由切换)。但这一过程并不是函数调用(没有调用语句)，这一整个过程看似像多线程，然而协程只有一个线程执行。

优势：执行效率极高，因为子程序切换(函数)不是线程切换，由程序自身控制，没有切换线程的开销。所以与多线程相比，线程的数量越多，协程性能的优势越明显。不需要多线程的锁机制，因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在控制共享资源时也不需要加锁，因此执行效率高很多。

说明：协程可以处理IO密集型程序的效率问题，但是处理CPU密集型不是它的长处，如要充分发挥CPU利用率可以结合多进程+协程。

以上只是协程的一些概念，可能听起来比较抽象，那么我结合代码讲一讲吧。这里主要介绍协程在Python的应用，Python2对协程的支持比较有限，生成器的yield实现了一部分但不完全，gevent模块倒是有比较好的实现;Python3.4以后引入了asyncio模块，可以很好的使用协程。

Python2.x协程

python2.x协程应用：

yieldgevent

python2.x中支持协程的模块不多，gevent算是比较常用的，这里就简单介绍一下gevent的用法。

Gevent

gevent是第三方库，通过greenlet实现协程，其基本思想：

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。

Install

pipinstallgevent

最新版貌似支持windows了，之前测试好像windows上运行不了……

Usage

首先来看一个简单的爬虫例子：

#!-*-coding:utf-8-*-importgeventfromgeventimportmonkey;monkey.patch_all()importurllib2defget_body(i):print"start",iurllib2.urlopen("http://cn.bing.com")print"end",itasks=[gevent.spawn(get_body,i)foriinrange(3)]gevent.joinall(tasks)

运行结果：

start0start1start2end2end0end1

说明：从结果上来看，执行get_body的顺序应该先是输出”start”，然后执行到urllib2时碰到IO堵塞，则会自动切换运行下一个程序(继续执行get_body输出start)，直到urllib2返回结果，再执行end。也就是说，程序没有等待urllib2请求网站返回结果，而是直接先跳过了，等待执行完毕再回来获取返回值。值得一提的是，在此过程中，只有一个线程在执行，因此这与多线程的概念是不一样的。

换成多线程的代码看看:

importthreadingimporturllib2defget_body(i):print"start",iurllib2.urlopen("http://cn.bing.com")print"end",iforiinrange(3):t=threading.Thread(target=get_body,args=(i,))t.start()

运行结果：

start0start1start2end1end2end0

说明：从结果来看，多线程与协程的效果一样，都是达到了IO阻塞时切换的功能。不同的是，多线程切换的是线程(线程间切换)，协程切换的是上下文(可以理解为执行的函数)。而切换线程的开销明显是要大于切换上下文的开销，因此当线程越多，协程的效率就越比多线程的高。(猜想多进程的切换开销应该是最大的)

Gevent使用说明：

monkey可以使一些阻塞的模块变得不阻塞，机制：遇到IO操作则自动切换，手动切换可以用gevent.sleep(0)(将爬虫代码换成这个，效果一样可以达到切换上下文)gevent.spawn启动协程，参数为函数名称，参数名称gevent.joinall停止协程

Python3.x协程

为了测试Python3.x下的协程应用，我在virtualenv下安装了python3.6的环境。

python3.x协程应用：

asynico+yieldfrom(python3.4)asynico+await(python3.5)gevent

Python3.4以后引入了asyncio模块，可以很好的支持协程。

asynico

asyncio是Python3.4版本引入的标准库，直接内置了对异步IO的支持。asyncio的异步操作，需要在coroutine中通过yieldfrom完成。

Usage

例子：(需在python3.4以后版本使用)

importasyncio@asyncio.coroutinedeftest(i):print("test_1",i)r=yieldfromasyncio.sleep(1)print("test_2",i)loop=asyncio.get_event_loop()tasks=[test(i)foriinrange(5)]loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))loop.close()

运行结果：

test_13test_14test_10test_11test_12test_23test_20test_22test_24test_21

说明：从运行结果可以看到，跟gevent达到的效果一样，也是在遇到IO操作时进行切换(所以先输出test_1，等test_1输出完再输出test_2)。但此处我有一点不明，test_1的输出为什么不是按照顺序执行的呢?可以对比gevent的输出结果(希望大神能解答一下)。

asyncio说明

@asyncio.coroutine把一个generator标记为coroutine类型，然后，我们就把这个coroutine扔到EventLoop中执行。

test()会首先打印出test_1，然后，yieldfrom语法可以让我们方便地调用另一个generator。由于asyncio.sleep()也是一个coroutine，所以线程不会等待asyncio.sleep()，而是直接中断并执行下一个消息循环。当asyncio.sleep()返回时，线程就可以从yieldfrom拿到返回值(此处是None)，然后接着执行下一行语句。

把asyncio.sleep(1)看成是一个耗时1秒的IO操作，在此期间，主线程并未等待，而是去执行EventLoop中其他可以执行的coroutine了，因此可以实现并发执行。

asynico/await

为了简化并更好地标识异步IO，从Python3.5开始引入了新的语法async和await，可以让coroutine的代码更简洁易读。

请注意，async和await是针对coroutine的新语法，要使用新的语法，只需要做两步简单的替换：

把@asyncio.coroutine替换为async;

把yieldfrom替换为await。

Usage

例子(python3.5以后版本使用)：

importasyncioasyncdeftest(i):print("test_1",i)awaitasyncio.sleep(1)print("test_2",i)loop=asyncio.get_event_loop()tasks=[test(i)foriinrange(5)]loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))loop.close()

运行结果与之前一致。

说明：与前一节相比，这里只是把yieldfrom换成了await，@asyncio.coroutine换成了async，其余不变。

gevent

同python2.x用法一样。

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