python协程，从yield/send到async/await

末蓝、 2022-02-28 01:33 160阅读 0赞

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### 什么是协程 ###

python众所周知由于全局解释所GIL的限制，导致线程无法发挥多核并行计算的能力，显得比较鸡肋。既然在GIL之下，同一时刻只能有一个线程在运行，那么对于CPU密集的程序来说，线程之间的切换开销就成了拖累，而以I/O为瓶颈的程序正是协程所擅长的  
参考链接：[http://python.jobbole.com/86069/][http_python.jobbole.com_86069]

### 协程与进程的区别 ###

协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此：协程能保留上一次调用时的状态（即所有局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就相当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。  
参考链接：[https://www.zhihu.com/question/35139020][https_www.zhihu.com_question_35139020]

协程的优点：

1.  无需进程上下文切换开销
2.  无需原子锁定以及同步的开销
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。所以很适合用于高并发处理。

协程的缺点  
无法利用多核资源：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,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日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。

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### 从yield说起 ###

普通的创建斐波拉契的代码：

def old_fib(n):
    	res = [0] * n
    	index = 0
    	a = 0
    	b = 1
    	while index < n:
    		res[index] = b
    		a, b = b, a + b
    		index += 1
    	return res
     
    print('-'*10 + 'test old fib' + '-'*10)
    for fib_res in old_fib(20):
    	print(fib_res)

但是如果我们仅仅只需要拿到第m位的斐波拉契，这样创建起来就很浪费内存。  
这个时候yield就派上用场了。

def fib(n):
    	index = 0
    	a = 0
    	b = 1
    	while index < n:
    		yield b
    		a, b = b, a + b
    		index += 1
     
    print('-'*10 + 'test yield fib' + '-'*10)
    for fib_res in fib(20):
    	print(fib_res)

当一个函数中包含yield语句时，python会自动将其识别为一个生成器。这时fib(20)并不会真正调用函数体，而是以函数体生成了一个生成器对象实例。

生成器有一个延迟操作。所谓延迟操作，是指在需要的时候才产生结果，而不是立即产生结果。这也是生成器的主要好处。  
在每个结果中间，挂起函数的状态，以便下次重它离开的地方继续执行。

yield在这里可以保留fib函数的计算现场，暂停fib的计算并将b返回。而将fib放入for…in循环中时，每次循环都会调用next(fib(20))，唤醒生成器，执行到下一个yield语句处，直到抛出StopIteration异常。此异常会被for循环捕获，导致跳出循环。

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### send来了 ###

send可以给yield发送返回值

import random
    import time
    def stupid_fib(n):
    	index = 0
    	a = 0
    	b = 1
    	while index < n:
    		sleep_cnt = yield b
    		print('let me think {0} secs'.format(sleep_cnt))
    		time.sleep(sleep_cnt)
    		a, b = b, a + b
    		index += 1
    print('-'*10 + 'test yield send' + '-'*10)
    N = 20
    sfib = stupid_fib(N)
    fib_res = next(sfib)   #相当于sfib.send(None)
    while True:
    	print(fib_res)
    	try:
    		fib_res = sfib.send(random.uniform(0, 0.5))
    	except StopIteration:
    		break

1.  next(sfib)相当于sfib.send(None)
2.  产生一个随机的秒数，作为协程中yield的返回值，而yield将b返回给fib\_res

我们可以从“主”程序中控制协程计算斐波那契数列时的思考时间，协程可以返回给“主”程序计算结果  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjM3Mjg3OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### yield from介绍 ###

yield用于重构生成器。

def copy_fib(n):
    	print('I am copy from fib')
    	yield from fib(n)
    	print('Copy end')
    print('-'*10 + 'test yield from' + '-'*10)
    for fib_res in copy_fib(20):
    	print(fib_res)

[http_python.jobbole.com_86069]: http://python.jobbole.com/86069/
[https_www.zhihu.com_question_35139020]: https://www.zhihu.com/question/35139020
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