python 協程（單線程中的異步調用）（轉廖雪峯老師python教程）

協程，又稱微線程，纖程。英文名Coroutine。

協程的概念很早就提出來了，但直到最近幾年纔在某些語言（如Lua）中獲得普遍應用。

子程序，或者稱爲函數，在全部語言中都是層級調用，好比A調用B，B在執行過程當中又調用了C，C執行完畢返回，B執行完畢返回，最後是A執行完畢。

因此子程序調用是經過棧實現的，一個線程就是執行一個子程序。

子程序調用老是一個入口，一次返回，調用順序是明確的。而協程的調用和子程序不一樣。

協程看上去也是子程序，但執行過程當中，在子程序內部可中斷，而後轉而執行別的子程序，在適當的時候再返回來接着執行。

注意，在一個子程序中中斷，去執行其餘子程序，不是函數調用，有點相似CPU的中斷。好比子程序A、B：

def A(): print '1' print '2' print '3' def B(): print 'x' print 'y' print 'z' 

假設由協程執行，在執行A的過程當中，能夠隨時中斷，去執行B，B也可能在執行過程當中中斷再去執行A，結果多是：

1
2
x
y
3
z

可是在A中是沒有調用B的，因此協程的調用比函數調用理解起來要難一些。

看起來A、B的執行有點像多線程，但協程的特色在因而一個線程執行，那和多線程比，協程有何優點？

最大的優點就是協程極高的執行效率。由於子程序切換不是線程切換，而是由程序自身控制，所以，沒有線程切換的開銷，和多線程比，線程數量越多，協程的性能優點就越明顯。

第二大優點就是不須要多線程的鎖機制，由於只有一個線程，也不存在同時寫變量衝突，在協程中控制共享資源不加鎖，只須要判斷狀態就行了，因此執行效率比多線程高不少。

由於協程是一個線程執行，那怎麼利用多核CPU呢？最簡單的方法是多進程+協程，既充分利用多核，又充分發揮協程的高效率，可得到極高的性能。

Python對協程的支持還很是有限，用在generator中的yield能夠必定程度上實現協程。雖然支持不徹底，但已經能夠發揮至關大的威力了。（gevent）

來看例子：

傳統的生產者-消費者模型是一個線程寫消息，一個線程取消息，經過鎖機制控制隊列和等待，但一不當心就可能死鎖。

若是改用協程，生產者生產消息後，直接經過yield跳轉到消費者開始執行，待消費者執行完畢後，切換回生產者繼續生產，效率極高：

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('[PRODUCER] Producing %s...' % n) r = c.send(n) print('[PRODUCER] Consumer return: %s' % r) c.close() if __name__=='__main__': c = consumer() produce(c) 

執行結果：

[PRODUCER] Producing 1... [CONSUMER] Consuming 1... [PRODUCER] Consumer return: 200 OK [PRODUCER] Producing 2... [CONSUMER] Consuming 2... [PRODUCER] Consumer return: 200 OK [PRODUCER] Producing 3... [CONSUMER] Consuming 3... [PRODUCER] Consumer return: 200 OK [PRODUCER] Producing 4... [CONSUMER] Consuming 4... [PRODUCER] Consumer return: 200 OK [PRODUCER] Producing 5... [CONSUMER] Consuming 5... [PRODUCER] Consumer return: 200 OK 

注意到consumer函數是一個generator（生成器），把一個consumer傳入produce後：

1. 首先調用c.next()啓動生成器；

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

3. consumer經過yield拿到消息，處理，又經過yield把結果傳回；

4. produce拿到consumer處理的結果，繼續生產下一條消息；

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

整個流程無鎖，由一個線程執行，produce和consumer協做完成任務，因此稱爲「協程」，而非線程的搶佔式多任務。

最後套用Donald Knuth的一句話總結協程的特色：

「子程序就是協程的一種特例。」