python使用協程與並發有什麼用？

本章為大家介紹python使用協程與並發的作用，讓大家了解使用協程的利弊，以及gevent並發框架的作用。有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你們有幫助。

協程

協程是一種使用者態的輕量級線程，又稱為微線程。

協程擁有自己的暫存器上下文和堆疊，調度切換時，將暫存器上下文和堆疊保存到其他地方，在切回來的時候，恢復先前保存的暫存器上下文和堆疊。因此：協程能保留上一次呼叫時的狀態（即所有局部狀態的一個特定組合），每次過程重入時，就相當於進入上一次呼叫的狀態，換種說法：進入上一次離開時所處邏輯流的位置。

優點：

1. 無需執行緒上下文切換的開銷

2. 無原子運算鎖定及同步的開銷

3. 方便切換控制流，簡化程式設計模型

4. 高並發高擴展性低成本：一個CPU支援上萬的協程都不是問題。所以很適合用於高並發處理。

所謂原子操作是指不會被執行緒調度機制打斷的操作；這種操作一旦開始，就一直運行到結束，中間不會有任何context switch （切換到另一個線程）。

原子操作可以是一個步驟，也可以是多個操作步驟，但是其順序是不可以被打亂，或是切割掉只執行部分。視作整體是原子性的核心。

缺點：

1. 無法利用多核心資源：協程的本質是個單執行緒,它不能同時將單一CPU 的多個核用上,協程需要和進程配合才能運行在多CPU上.當然我們日常所編寫的絕大部分應用都沒有這個必要，除非是cpu密集型應用。

2. 進行阻塞（Blocking）操作（如IO時）會阻塞掉整個程式

##使用Gevent

gevent是python的一個並發框架,以微線程greenlet為核心，使用了epoll事件監聽機制以及諸多其他優化而變得高效.：

• 簡單範例

gevent的sleep可以交出控制權，當我們在受限於網路或IO的函數中使用gevent，這些函數會被協作式的調度， gevent的真正能力會發揮。 Gevent處理了所有的細節， 來確保你的網路函式庫會在可能的時候，隱式交出greenlet上下文的執行權。

import gevent
 
def foo():
    print('running in foo')
    gevent.sleep(0)
    print('com back from bar in to foo')
 
def bar():
    print('running in bar')
    gevent.sleep(0)
    print('com back from foo in to bar')
 
# 创建线程并行执行程序
gevent.joinall([
    gevent.spawn(foo),
    gevent.spawn(bar),
])

執行結果：

• #同步異步

import random
import gevent
 
def task(pid):
    gevent.sleep(random.randint(0, 2) * 0.001)
    print('Task %s done' % pid)
 
def synchronous():
    for i in range(1, 10):
        task(i)
 
def asynchronous():
    threads = [gevent.spawn(task, i) for i in range(10)]
    gevent.joinall(threads)
 
print('Synchronous:')
synchronous()
 
print('Asynchronous:')
asynchronous()

執行輸出：

• 以子類別的方法使用協程

可以子類化Greenlet類，重載它的_run方法，類似多執行緒與多行程模組

import gevent
from gevent import Greenlet
 
class Test(Greenlet):
 
    def __init__(self, message, n):
        Greenlet.__init__(self)
        self.message = message
        self.n = n
 
    def _run(self):
        print(self.message, 'start')
        gevent.sleep(self.n)
        print(self.message, 'end')
 
tests = [
    Test("hello", 3),
    Test("world", 2),
]
 
for test in tests:
    test.start()  # 启动
 
for test in tests:
    test.join()  # 等待执行结束

• 使用monkey patch修改系統標準函式庫(自動切換協程)

當一個greenlet遇到IO操作時，例如訪問網絡，就自動切換到其他的greenlet，等到IO操作完成，再在適當的時候切換回來繼續執行。

由於IO操作非常耗時，經常讓程式處於等待狀態，有了gevent為我們自動切換協程，就保證總有greenlet在運行，而不是等待IO。

由於切換是在IO操作時自動完成，所以gevent需要修改Python自帶的一些標準庫，這個過程在啟動時透過monkey patch完成

import gevent
import requests
from gevent import monkey
 
monkey.patch_socket()
 
def task(url):
    r = requests.get(url)
    print('%s bytes received from %s' % (len(r.text), url))
 
gevent.joinall([
    gevent.spawn(task, 'https://www.baidu.com/'),
    gevent.spawn(task, 'https://www.qq.com/'),
    gevent.spawn(task, 'https://www.jd.com/'),
])

執行輸出：

可以看出3個網路操作是並發執行的，而且結束順序不同

以上是python使用協程與並發有什麼用？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！