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python協程線程

發布時間:2024-06-23 20:12:04

❶ 簡述python進程,線程和協程的區別及應用場景

協程多與線程進行比較
1) 一個線程可以多個協程,一個進程也可以單獨擁有多個協程,這樣python中則能使用多核CPU。
2) 線程進程都是同步機制,而協程則是非同步
3) 協程能保留上一次調用時的狀態,每次過程重入時,就相當於進入上一次調用的狀態

❷ 如何用Python一門語言通吃高性能並發,GPU計算和深度學習

第一個就是並發本身所帶來的開銷即新開處理線程、關閉處理線程、多個處理線程時間片輪轉所帶來的開銷。

實際上對於一些邏輯不那麼復雜的場景來說這些開銷甚至比真正的處理邏輯部分代碼的開銷更大。所以我們決定採用基於協程的並發方式,即服務進程只有一個(單cpu)所有的請求數據都由這個服務進程內部來維護,同時服務進程自行調度不同請求的處理順序,這樣避免了傳統多線程並發方式新建、銷毀以及系統調度處理線程的開銷。基於這樣的考慮我們選擇了基於Tornado框架實現api服務的開發。Tornado的實現非常簡潔明了,使用python的生成器作為協程,利用IOLoop實現了調度隊列。

第二個問題是資料庫的性能,這里說的資料庫包括MongoDB和Redis,我這里分開講。

先講MongoDB的問題,MongoDB主要存儲不同的用戶對於驗證的不同設置,比如該顯示什麼樣的圖片。
一開始每次驗證請求都會查詢MongoDB,當時我們的MongoDB是純內存的,同時三台機器組成一個復制集,這樣的組合大概能穩定承載八九千的qps,後來隨著我們驗證量越來越大,這個承載能力逐漸就成為了我們的瓶頸。
為了徹底搞定這個問題,我們提出了最極端的解決方案,乾脆直接把資料庫中的數據完全緩存到服務進程里定期批量更新,這樣查詢的開銷將大大降低。但是因為我們用的是Python,由於GIL的存在,在8核伺服器上會fork出來8個服務進程,進程之間不像線程那麼方便,所以我們基於mmap自己寫了一套夥伴演算法構建了一個跨進程共享緩存。自從這套緩存上線之後,Mongodb的負載幾乎變成了零。
說完了MongoDB再說Redis的問題,Redis代碼簡潔、數據結構豐富、性能強大,唯一的問題是作為一個單進程程序,終究性能是有上限的。
雖然今年Redis發布了官方的集群版本,但是經過我們的測試,認為這套分布式方案的故障恢復時間不夠優秀並且運維成本較高。在Redis官方集群方案面世之前,開源世界有不少proxy方案,比如Twtter的TwemProxy和豌豆莢的Codis。這兩種方案測試完之後給我們的感覺TwemProxy運維還是比較麻煩,Codis使用起來讓人非常心曠神怡,無論是修改配置還是擴容都可以在配置頁面上完成,並且性能也還算不錯,但無奈當時Codis還有比較嚴重的BUG只能放棄之。
幾乎嘗試過各種方案之後,我們還是下決心自己實現一套分布式方案,目的是高度貼合我們的需求並且運維成本要低、擴容要方便、故障切換要快最重要的是數據冗餘一定要做好。
基於上面的考慮,我們確定基於客戶端的分布式方案,通過zookeeper來同步狀態保證高可用。具體來說,我們修改Redis源碼,使其向zookeeper注冊,客戶端由zookeeper上獲取Redis伺服器集群信息並根據統一的一致性哈希演算法來計算數據應該存儲在哪台Redis上,並在哈希環的下一台Redis上寫入一份冗餘數據,當讀取原始數據失敗時可以立即嘗試讀取冗餘數據而不會造成服務中斷。

❸ 一篇文章帶你深度解析Python線程和進程

使用Python中的線程模塊,能夠同時運行程序的不同部分,並簡化設計。如果你已經入門Python,並且想用線程來提升程序運行速度的話,希望這篇教程會對你有所幫助。

線程與進程

什麼是進程

進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位 進程是具有一定獨立功能的程序關於某個數據集合上的一次運行活動,進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。每個進程都有自己的獨立內存空間,不同進程通過進程間通信來通信。由於進程比較重量,占據獨立的內存,所以上下文進程間的切換開銷(棧、寄存器、虛擬內存、文件句柄等)比較大,但相對比較穩定安全。

什麼是線程

CPU調度和分派的基本單位 線程是進程的一個實體,是CPU調度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位.線程自己基本上不擁有系統資源,只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。線程間通信主要通過共享內存,上下文切換很快,資源開銷較少,但相比進程不夠穩定容易丟失數據。

進程與線程的關系圖

線程與進程的區別:

進程

現實生活中,有很多的場景中的事情是同時進行的,比如開車的時候 手和腳共同來駕駛 汽車 ,比如唱歌跳舞也是同時進行的,再比如邊吃飯邊打電話;試想如果我們吃飯的時候有一個領導來電,我們肯定是立刻就接聽了。但是如果你吃完飯再接聽或者回電話,很可能會被開除。

注意:

多任務的概念

什麼叫 多任務 呢?簡單地說,就是操作系統可以同時運行多個任務。打個比方,你一邊在用瀏覽器上網,一邊在聽MP3,一邊在用Word趕作業,這就是多任務,至少同時有3個任務正在運行。還有很多任務悄悄地在後台同時運行著,只是桌面上沒有顯示而已。

現在,多核CPU已經非常普及了,但是,即使過去的單核CPU,也可以執行多任務。由於CPU執行代碼都是順序執行的,那麼,單核CPU是怎麼執行多任務的呢?

答案就是操作系統輪流讓各個任務交替執行,任務1執行0.01秒,切換到任務2,任務2執行0.01秒,再切換到任務3,執行0.01秒,這樣反復執行下去。表面上看,每個任務都是交替執行的,但是,由於CPU的執行速度實在是太快了,我們感覺就像所有任務都在同時執行一樣。

真正的並行執行多任務只能在多核CPU上實現,但是,由於任務數量遠遠多於CPU的核心數量,所以,操作系統也會自動把很多任務輪流調度到每個核心上執行。 其實就是CPU執行速度太快啦!以至於我們感受不到在輪流調度。

並行與並發

並行(Parallelism)

並行:指兩個或兩個以上事件(或線程)在同一時刻發生,是真正意義上的不同事件或線程在同一時刻,在不同CPU資源呢上(多核),同時執行。

特點

並發(Concurrency)

指一個物理CPU(也可以多個物理CPU) 在若幹道程序(或線程)之間多路復用,並發性是對有限物理資源強制行使多用戶共享以提高效率。

特點

multiprocess.Process模塊

process模塊是一個創建進程的模塊,藉助這個模塊,就可以完成進程的創建。

語法:Process([group [, target [, name [, args [, kwargs]]]]])

由該類實例化得到的對象,表示一個子進程中的任務(尚未啟動)。

注意:1. 必須使用關鍵字方式來指定參數;2. args指定的為傳給target函數的位置參數,是一個元祖形式,必須有逗號。

參數介紹:

group:參數未使用,默認值為None。

target:表示調用對象,即子進程要執行的任務。

args:表示調用的位置參數元祖。

kwargs:表示調用對象的字典。如kwargs = {'name':Jack, 'age':18}。

name:子進程名稱。

代碼:

除了上面這些開啟進程的方法之外,還有一種以繼承Process的方式開啟進程的方式:

通過上面的研究,我們千方百計實現了程序的非同步,讓多個任務可以同時在幾個進程中並發處理,他們之間的運行沒有順序,一旦開啟也不受我們控制。盡管並發編程讓我們能更加充分的利用IO資源,但是也給我們帶來了新的問題。

當多個進程使用同一份數據資源的時候,就會引發數據安全或順序混亂問題,我們可以考慮加鎖,我們以模擬搶票為例,來看看數據安全的重要性。

加鎖可以保證多個進程修改同一塊數據時,同一時間只能有一個任務可以進行修改,即串列的修改。加鎖犧牲了速度,但是卻保證了數據的安全。

因此我們最好找尋一種解決方案能夠兼顧:1、效率高(多個進程共享一塊內存的數據)2、幫我們處理好鎖問題。

mutiprocessing模塊為我們提供的基於消息的IPC通信機制:隊列和管道。隊列和管道都是將數據存放於內存中 隊列又是基於(管道+鎖)實現的,可以讓我們從復雜的鎖問題中解脫出來, 我們應該盡量避免使用共享數據,盡可能使用消息傳遞和隊列,避免處理復雜的同步和鎖問題,而且在進程數目增多時,往往可以獲得更好的可獲展性( 後續擴展該內容 )。

線程

Python的threading模塊

Python 供了幾個用於多線程編程的模塊,包括 thread, threading 和 Queue 等。thread 和 threading 模塊允許程序員創建和管理線程。thread 模塊 供了基本的線程和鎖的支持,而 threading 供了更高級別,功能更強的線程管理的功能。Queue 模塊允許用戶創建一個可以用於多個線程之間 共享數據的隊列數據結構。

python創建和執行線程

創建線程代碼

1. 創建方法一:

2. 創建方法二:

進程和線程都是實現多任務的一種方式,例如:在同一台計算機上能同時運行多個QQ(進程),一個QQ可以打開多個聊天窗口(線程)。資源共享:進程不能共享資源,而線程共享所在進程的地址空間和其他資源,同時,線程有自己的棧和棧指針。所以在一個進程內的所有線程共享全局變數,但多線程對全局變數的更改會導致變數值得混亂。

代碼演示:

得到的結果是:

首先需要明確的一點是GIL並不是Python的特性,它是在實現Python解析器(CPython)時所引入的一個概念。就好比C++是一套語言(語法)標准,但是可以用不同的編譯器來編譯成可執行代碼。同樣一段代碼可以通過CPython,PyPy,Psyco等不同的Python執行環境來執行(其中的JPython就沒有GIL)。

那麼CPython實現中的GIL又是什麼呢?GIL全稱Global Interpreter Lock為了避免誤導,我們還是來看一下官方給出的解釋:

主要意思為:

因此,解釋器實際上被一個全局解釋器鎖保護著,它確保任何時候都只有一個Python線程執行。在多線程環境中,Python 虛擬機按以下方式執行:

由於GIL的存在,Python的多線程不能稱之為嚴格的多線程。因為 多線程下每個線程在執行的過程中都需要先獲取GIL,保證同一時刻只有一個線程在運行。

由於GIL的存在,即使是多線程,事實上同一時刻只能保證一個線程在運行, 既然這樣多線程的運行效率不就和單線程一樣了嗎,那為什麼還要使用多線程呢?

由於以前的電腦基本都是單核CPU,多線程和單線程幾乎看不出差別,可是由於計算機的迅速發展,現在的電腦幾乎都是多核CPU了,最少也是兩個核心數的,這時差別就出來了:通過之前的案例我們已經知道,即使在多核CPU中,多線程同一時刻也只有一個線程在運行,這樣不僅不能利用多核CPU的優勢,反而由於每個線程在多個CPU上是交替執行的,導致在不同CPU上切換時造成資源的浪費,反而會更慢。即原因是一個進程只存在一把gil鎖,當在執行多個線程時,內部會爭搶gil鎖,這會造成當某一個線程沒有搶到鎖的時候會讓cpu等待,進而不能合理利用多核cpu資源。

但是在使用多線程抓取網頁內容時,遇到IO阻塞時,正在執行的線程會暫時釋放GIL鎖,這時其它線程會利用這個空隙時間,執行自己的代碼,因此多線程抓取比單線程抓取性能要好,所以我們還是要使用多線程的。

GIL對多線程Python程序的影響

程序的性能受到計算密集型(CPU)的程序限制和I/O密集型的程序限制影響,那什麼是計算密集型和I/O密集型程序呢?

計算密集型:要進行大量的數值計算,例如進行上億的數字計算、計算圓周率、對視頻進行高清解碼等等。這種計算密集型任務雖然也可以用多任務完成,但是花費的主要時間在任務切換的時間,此時CPU執行任務的效率比較低。

IO密集型:涉及到網路請求(time.sleep())、磁碟IO的任務都是IO密集型任務,這類任務的特點是CPU消耗很少,任務的大部分時間都在等待IO操作完成(因為IO的速度遠遠低於CPU和內存的速度)。對於IO密集型任務,任務越多,CPU效率越高,但也有一個限度。

當然為了避免GIL對我們程序產生影響,我們也可以使用,線程鎖。

Lock&RLock

常用的資源共享鎖機制:有Lock、RLock、Semphore、Condition等,簡單給大家分享下Lock和RLock。

Lock

特點就是執行速度慢,但是保證了數據的安全性

RLock

使用鎖代碼操作不當就會產生死鎖的情況。

什麼是死鎖

死鎖:當線程A持有獨占鎖a,並嘗試去獲取獨占鎖b的同時,線程B持有獨占鎖b,並嘗試獲取獨占鎖a的情況下,就會發生AB兩個線程由於互相持有對方需要的鎖,而發生的阻塞現象,我們稱為死鎖。即死鎖是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局,若無外力作用,這些進程都將無法向前推進。

所以,在系統設計、進程調度等方面注意如何不讓這四個必要條件成立,如何確定資源的合理分配演算法,避免進程永久占據系統資源。

死鎖代碼

python線程間通信

如果各個線程之間各干各的,確實不需要通信,這樣的代碼也十分的簡單。但這一般是不可能的,至少線程要和主線程進行通信,不然計算結果等內容無法取回。而實際情況中要復雜的多,多個線程間需要交換數據,才能得到正確的執行結果。

python中Queue是消息隊列,提供線程間通信機制,python3中重名為為queue,queue模塊塊下提供了幾個阻塞隊列,這些隊列主要用於實現線程通信。

在 queue 模塊下主要提供了三個類,分別代表三種隊列,它們的主要區別就在於進隊列、出隊列的不同。

簡單代碼演示

此時代碼會阻塞,因為queue中內容已滿,此時可以在第四個queue.put('蘋果')後面添加timeout,則成為 queue.put('蘋果',timeout=1)如果等待1秒鍾仍然是滿的就會拋出異常,可以捕獲異常。

同理如果隊列是空的,無法獲取到內容默認也會阻塞,如果不阻塞可以使用queue.get_nowait()。

在掌握了 Queue 阻塞隊列的特性之後,在下面程序中就可以利用 Queue 來實現線程通信了。

下面演示一個生產者和一個消費者,當然都可以多個

使用queue模塊,可在線程間進行通信,並保證了線程安全。

協程

協程,又稱微線程,纖程。英文名Coroutine。

協程是python個中另外一種實現多任務的方式,只不過比線程更小佔用更小執行單元(理解為需要的資源)。為啥說它是一個執行單元,因為它自帶CPU上下文。這樣只要在合適的時機, 我們可以把一個協程 切換到另一個協程。只要這個過程中保存或恢復 CPU上下文那麼程序還是可以運行的。

通俗的理解:在一個線程中的某個函數,可以在任何地方保存當前函數的一些臨時變數等信息,然後切換到另外一個函數中執行,注意不是通過調用函數的方式做到的,並且切換的次數以及什麼時候再切換到原來的函數都由開發者自己確定。

在實現多任務時,線程切換從系統層面遠不止保存和恢復 CPU上下文這么簡單。操作系統為了程序運行的高效性每個線程都有自己緩存Cache等等數據,操作系統還會幫你做這些數據的恢復操作。所以線程的切換非常耗性能。但是協程的切換只是單純的操作CPU的上下文,所以一秒鍾切換個上百萬次系統都抗的住。

greenlet與gevent

為了更好使用協程來完成多任務,除了使用原生的yield完成模擬協程的工作,其實python還有的greenlet模塊和gevent模塊,使實現協程變的更加簡單高效。

greenlet雖說實現了協程,但需要我們手工切換,太麻煩了,gevent是比greenlet更強大的並且能夠自動切換任務的模塊。

其原理是當一個greenlet遇到IO(指的是input output 輸入輸出,比如網路、文件操作等)操作時,比如訪問網路,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。

模擬耗時操作:

如果有耗時操作也可以換成,gevent中自己實現的模塊,這時候就需要打補丁了。

使用協程完成一個簡單的二手房信息的爬蟲代碼吧!

以下文章來源於Python專欄 ,作者宋宋

文章鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/2r3_ipU3HjdA5VnqSHjUnQ

❹ Python 進程,線程,協程,鎖機制,你知多少

1.線程和進程:
線程是屬於進程的,線程運行在進程空間內,同一進程所產生的線程共享同一內存空間,當進程退出時該進程所產生的線程都會被強制退出並清除。線程可與屬於同一進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源,但是其本身基本上不擁有系統資源,只擁有一點在運行中必不可少的信息(如程序計數器、一組寄存器和棧)。

2.線程、進程與協程:
線程和進程的操作是由程序觸發系統介面,最後的執行者是系統;協程的操作則是程序員
協程存在的意義:對於多線程應用,CPU通過切片的方式來切換線程間的執行,線程切換時需要耗時(保持狀態,下次繼續)。協程,則只使用一個線程,在一個線程中規定某個代碼塊執行順序。
協程的適用場景: 當程序中存在大量不需要CPU的操作時(IO),適用於協程;

❺ 在python中線程和協程的區別是什麼

在python中線程和協程的區別:1、一個線程可以擁有多個協程,這樣在python中就能使用多核CPU;2、線程是同步機制,而協程是非同步;3、 協程能保留上一次調用時的狀態,每次過程重入時,就相當於進入上一次調用的狀態。

一、首先我們來了解一下線程和協程的概念

1、線程

線程是進程的一個實體,是CPU調度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位.線程自己基本上不擁有系統資源,只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。線程間通信主要通過共享內存,上下文切換很快,資源開銷較少,但相比進程不夠穩定容易丟失數據。

2、協程

協程是一種用戶態的輕量級線程,協程的調度完全由用戶控制。協程擁有自己的寄存器上下文和棧。協程調度切換時,將寄存器上下文和棧保存到其他地方,在切回來的時候,恢復先前保存的寄存器上下文和棧,直接操作棧則基本沒有內核切換的開銷,可以不加鎖的訪問全局變數,所以上下文的切換非常快。

二、協程與線程的比較

1) 一個線程可以擁有多個協程,一個進程也可以單獨擁有多個協程,這樣python中則能使用多核CPU。

2) 線程進程都是同步機制,而協程則是非同步。

3)協程能保留上一次調用時的狀態,每次過程重入時,就相當於進入上一次調用的狀態。

三、線程、協程在python中的使用

1、多線程一般是使用threading庫,完成一些IO密集型並發操作。多線程的優勢是切換快,資源消耗低,但一個線程掛掉則會影響到所有線程,所以不夠穩定。現實中使用線程池的場景會比較多,具體可參考《python線程池實現》。

2、協程一般是使用gevent庫,當然這個庫用起來比較麻煩,所以使用的並不是很多。相反,協程在tornado的運用就多得多了,使用協程讓tornado做到單線程非同步,據說還能解決C10K的問題。所以協程使用的地方最多的是在web應用上。

總結一下:

IO密集型一般使用多線程或者多進程,CPU密集型一般使用多進程,強調非阻塞非同步並發的一般都是使用協程,當然有時候也是需要多進程線程池結合的,或者是其他組合方式。

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❻ python中多進程+協程的使用以及為什麼要用它

前面講了為什麼python里推薦用多進程而不是多線程,但是多進程也有其自己的限制:相比線程更加笨重、切換耗時更長,並且在python的多進程下,進程數量不推薦超過CPU核心數(一個進程只有一個GIL,所以一個進程只能跑滿一個CPU),因為一個進程佔用一個CPU時能充分利用機器的性能,但是進程多了就會出現頻繁的進程切換,反而得不償失。

不過特殊情況(特指IO密集型任務)下,多線程是比多進程好用的。

舉個例子:給你200W條url,需要你把每個url對應的頁面抓取保存起來,這種時候,單單使用多進程,效果肯定是很差的。為什麼呢?

例如每次請求的等待時間是2秒,那麼如下(忽略cpu計算時間):

1、單進程+單線程:需要2秒*200W=400W秒==1111.11個小時==46.3天,這個速度明顯是不能接受的

2、單進程+多線程:例如我們在這個進程中開了10個多線程,比1中能夠提升10倍速度,也就是大約4.63天能夠完成200W條抓取,請注意,這里的實際執行是:線程1遇見了阻塞,CPU切換到線程2去執行,遇見阻塞又切換到線程3等等,10個線程都阻塞後,這個進程就阻塞了,而直到某個線程阻塞完成後,這個進程才能繼續執行,所以速度上提升大約能到10倍(這里忽略了線程切換帶來的開銷,實際上的提升應該是不能達到10倍的),但是需要考慮的是線程的切換也是有開銷的,所以不能無限的啟動多線程(開200W個線程肯定是不靠譜的)

3、多進程+多線程:這里就厲害了,一般來說也有很多人用這個方法,多進程下,每個進程都能佔一個cpu,而多線程從一定程度上繞過了阻塞的等待,所以比單進程下的多線程又更好使了,例如我們開10個進程,每個進程里開20W個線程,執行的速度理論上是比單進程開200W個線程快10倍以上的(為什麼是10倍以上而不是10倍,主要是cpu切換200W個線程的消耗肯定比切換20W個進程大得多,考慮到這部分開銷,所以是10倍以上)。

還有更好的方法嗎?答案是肯定的,它就是:

4、協程,使用它之前我們先講講what/why/how(它是什麼/為什麼用它/怎麼使用它)

what:

協程是一種用戶級的輕量級線程。協程擁有自己的寄存器上下文和棧。協程調度切換時,將寄存器上下文和棧保存到其他地方,在切回來的時候,恢復先前保存的寄存器上下文和棧。因此:

協程能保留上一次調用時的狀態(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調用的狀態,換種說法:進入上一次離開時所處邏輯流的位置。

在並發編程中,協程與線程類似,每個協程表示一個執行單元,有自己的本地數據,與其它協程共享全局數據和其它資源。

why:

目前主流語言基本上都選擇了多線程作為並發設施,與線程相關的概念是搶占式多任務(Preemptive multitasking),而與協程相關的是協作式多任務。

不管是進程還是線程,每次阻塞、切換都需要陷入系統調用(system call),先讓CPU跑操作系統的調度程序,然後再由調度程序決定該跑哪一個進程(線程)。
而且由於搶占式調度執行順序無法確定的特點,使用線程時需要非常小心地處理同步問題,而協程完全不存在這個問題(事件驅動和非同步程序也有同樣的優點)。

因為協程是用戶自己來編寫調度邏輯的,對CPU來說,協程其實是單線程,所以CPU不用去考慮怎麼調度、切換上下文,這就省去了CPU的切換開銷,所以協程在一定程度上又好於多線程。

how:

python裡面怎麼使用協程?答案是使用gevent,使用方法:看這里

使用協程,可以不受線程開銷的限制,我嘗試過一次把20W條url放在單進程的協程里執行,完全沒問題。

所以最推薦的方法,是多進程+協程(可以看作是每個進程里都是單線程,而這個單線程是協程化的)

多進程+協程下,避開了CPU切換的開銷,又能把多個CPU充分利用起來,這種方式對於數據量較大的爬蟲還有文件讀寫之類的效率提升是巨大的。

小例子:

[python]view plain

❼ Python協程之asyncio

asyncio 是 Python 中的非同步IO庫,用來編寫並發協程,適用於IO阻塞且需要大量並發的場景,例如爬蟲、文件讀寫。

asyncio 在 Python3.4 被引入,經過幾個版本的迭代,特性、語法糖均有了不同程度的改進,這也使得不同版本的 Python 在 asyncio 的用法上各不相同,顯得有些雜亂,以前使用的時候也是本著能用就行的原則,在寫法上走了一些彎路,現在對 Python3.7+ 和 Python3.6 中 asyncio 的用法做一個梳理,以便以後能更好的使用。

協程,又稱微線程,它不被操作系統內核所管理,而完全是由程序控制,協程切換花銷小,因而有更高的性能。

協程可以比作子程序,不同的是,執行過程中協程可以掛起當前狀態,轉而執行其他協程,在適當的時候返回來接著執行,協程間的切換不需要涉及任何系統調用或任何阻塞調用,完全由協程調度器進行調度。

Python 中以 asyncio 為依賴,使用 async/await 語法進行協程的創建和使用,如下 async 語法創建一個協程函數:

在協程中除了普通函數的功能外最主要的作用就是:使用 await 語法等待另一個協程結束,這將掛起當前協程,直到另一個協程產生結果再繼續執行:

asyncio.sleep() 是 asyncio 包內置的協程函數,這里模擬耗時的IO操作,上面這個協程執行到這一句會掛起當前協程而去執行其他協程,直到sleep結束,當有多個協程任務時,這種切換會讓它們的IO操作並行處理。

注意,執行一個協程函數並不會真正的運行它,而是會返回一個協程對象,要使協程真正的運行,需要將它們加入到事件循環中運行,官方建議 asyncio 程序應當有一個主入口協程,用來管理所有其他的協程任務:

在 Python3.7+ 中,運行這個 asyncio 程序只需要一句: asyncio.run(main()) ,而在 Python3.6 中,需要手動獲取事件循環並加入協程任務:

事件循環就是一個循環隊列,對其中的協程進行調度執行,當把一個協程加入循環,這個協程創建的其他協程都會自動加入到當前事件循環中。

其實協程對象也不是直接運行,而是被封裝成一個個待執行的 Task ,大多數情況下 asyncio 會幫我們進行封裝,我們也可以提前自行封裝 Task 來獲得對協程更多的控制權,注意,封裝 Task 需要 當前線程有正在運行的事件循環 ,否則將引 RuntimeError,這也就是官方建議使用主入口協程的原因,如果在主入口協程之外創建任務就需要先手動獲取事件循環然後使用底層方法 loop.create_task() ,而在主入口協程之內是一定有正在運行的循環的。任務創建後便有了狀態,可以查看運行情況,查看結果,取消任務等:

asyncio.create_task() 是 Python3.7 加入的高層級API,在 Python3.6,需要使用低層級API asyncio.ensure_future() 來創建 Future,Future 也是一個管理協程運行狀態的對象,與 Task 沒有本質上的區別。

通常,一個含有一系列並發協程的程序寫法如下(Python3.7+):

並發運行多個協程任務的關鍵就是 asyncio.gather(*tasks) ,它接受多個協程任務並將它們加入到事件循環,所有任務都運行完成後會返回結果列表,這里我們也沒有手動封裝 Task,因為 gather 函數會自動封裝。

並發運行還有另一個方法 asyncio.wait(tasks) ,它們的區別是:

❽ 濡備綍瀹炵幇Python騫跺彂鍚屾椂澶勭悊100涓鑰楁椂璇鋒眰錛

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