python编程使用协程并发的优缺点

python编程使用协程并发的优缺点

协程

协程是一种用户态的轻量级线程，又称微线程。

协程拥有本身的寄存器上下文和栈，调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其余地方，>在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。所以：协程能保留上一次调用时的>状态（即全部局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就至关于进入上一次调用的>状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置.

优势:

• 1.无需线程上下文切换的开销
• 2.无需原子操做锁定及同步的开销
• 3.方便切换控制流，简化编程模型
• 4.高并发+高扩展性+低成本：一个CPU支持上万的协程都不是问题。因此很适合用于高并发处理。

所谓原子操做是指不会被线程调度机制打断的操做；这种操做一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另外一个线程）。原子操做能够是一个步骤，也能够是多个操做步骤，可是其顺序是不能够被打乱，或者切割掉只执行部分。视做总体是原子性的核心

缺点:

• 1.没法利用多核资源：协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程须要和进程配合才能运行在多CPU上.固然咱们平常所编写的绝大部分应用都没有这个必要，除非是cpu密集型应用。
• 2.进行阻塞（Blocking）操做（如IO时）会阻塞掉整个程序

使用Gevent

gevent是python的一个并发框架,以微线程greenlet为核心，使用了epoll事件监听机制以及诸多其余优化而变得高效.

简单示例

gevent的sleep能够交出控制权，当咱们在受限于网络或IO的函数中使用gevent，这些函数会被协做式的调度， gevent的真正能力会获得发挥。Gevent处理了全部的细节， 来保证你的网络库会在可能的时候，隐式交出greenlet上下文的执行权

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')
# 建立线程并行执行程序
gevent.joinall([
  gevent.spawn(foo),
  gevent.spawn(bar),
])

# 执行结果:
#running in foo
#running in bar
#com back from bar in to foo
#com back from foo in to bar

同步异步

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()

以子类的方法使用协程

能够子类化Greenlet类，重载它的_run方法，相似多线线程和多进程模块

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修改系统标准库(自动切换协程)

当一个greenlet遇到IO操做时，好比访问网络，就自动切换到其余的greenlet，等到IO操做完成，再在适当的时候切换回来继续执行。

因为IO操做很是耗时，常常使程序处于等待状态，有了gevent为咱们自动切换协程，就保证总有greenlet在运行，而不是等待IO。

因为切换是在IO操做时自动完成，因此gevent须要修改Python自带的一些标准库，这一过程在启动时经过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/'),
])

执行输出

2443 bytes received from https://www.baidu.com/

108315 bytes received from https://www.jd.com/

231873 bytes received from https://www.qq.com/

能够看出3个网络操做是并发执行的，并且结束顺序不一样