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Gevent的协程实现原理
之前之所以看greenlet的代码实现，主要就是想要看看gevent库的实现代码。。。然后知道了gevent的协程是基于greenlet来实现的。。。所以就又先去看了看greenlet的实现。。。
这里就不说greenlet的具体实现了，关键就是栈数据的复制拷贝，栈指针的位移。。。
因为gevent带有自己的I/O以及定时循环，所以它对greenlet又加了一层的扩展。。。
这里我们用如下的代码来举例子，然后再来具体的分析gevent是如何扩展greenlet的吧：
import gevent def hello(fname): print "hello : ", fname gevent.sleep(0) print "12321 : ", fname task1 = gevent.spawn(hello, "fjs1") task2 = gevent.spawn(hello, "fjs2") task1.join()
这段代码的输出如下：
嗯，那么闲来看看spawn方法是如何创建协程的吧：
#类方法，这个说白了gevent提供的一层构造
@classmethod
def spawn(cls, *args, **kwargs):
"""Return a new :class:`Greenlet` object, scheduled to start.
The arguments are passed to :meth:`Greenlet.__init__`.
"""
g = cls(*args, **kwargs) #先构造greenlet对象
g.start() #调用start方法，相当于在hub对象的loop上注册回调，这个回调的作用就是调用当前greenlet的switch切换到这个greenlet的执行
return g这个方法是一个类方法，用于创建一个Greenlet，不过这个要注意，当前这个greenlet已经不是前面提到的greenlet库中定义的那样了，其做了一层简单的扩展。。。
来看看构造函数：
#继承了greenlet，相当于是过扩展了一些功能
class Greenlet(greenlet):
"""A light-weight cooperatively-scheduled execution unit."""
def __init__(self, run=None, *args, **kwargs):
hub = get_hub()
greenlet.__init__(self, parent=hub) #这里将所有创建的greenlet对象的parent都指向了这个唯一的hub对象
if run is not None:
self._run = run #记录run信息
self.args = args
self.kwargs = kwargs
self._links = deque()
self.value = http://www.mamicode.com/None>
这里直接继承了greenlet库中greenlet的定义，然后在构造函数中有比较重要的地方，可以看到，所有构造出来的协程的parent都将会指向一个名字叫hub的主协程。。。
这个很关键，它就是整个gevent的主循环协程，所有创建的业务协程的运行都要依赖于它的调度和管理。。。
好了，在上面spawn过程中，最后还调用了start方法启动协程，那么我们来看看这个方法的定义吧：
#其实这个主要是在hub对象的loop上面挂起一个要执行的回调，而这个回调的功能就是切换到这个greenlet的运行
def start(self):
"""Schedule the greenlet to run in this loop iteration"""
if self._start_event is None:
#其实这个只是在hub的loop上面挂起一个回调，然后在hub的loop里面会执行这个回调
self._start_event = self.parent.loop.run_callback(self.switch) #在hub对象的loop里面调用当前greenlet的switch回调，开始run方法的执行
代码还是很简单，其实无非就是在parent也就是hub的loop上面注册了一个回调，而这个回调就是当前这个协程的switch方法，。。那么等到这个回调被执行的时候，那么也就是开始这个协程的执行的时候。。。
这里我们先不去看hub以及它的loop的实现。。。就先将其理解为主循环，管理所有的回调，定时，以及I/O事件。。。
嗯，接下来来看看join方法的实现吧。。熟悉多线程的都知道，在多线程环境下，join方法就是阻塞当前线程，直到join的目的线程返回了为止。。。当然这里就不是线程了，变成了协程。。。。
来看看这个join方法的代码吧：
#将当前运行环境挂起，知道join的greenlet运行完了
def join(self, timeout=None):
"""Wait until the greenlet finishes or *timeout* expires.
Return ``None`` regardless.
"""
if self.ready(): #如果都已经跑完了，那么直接返回吧
return
else:
switch = getcurrent().switch #获取当前greenlet的switch
self.rawlink(switch) #注册当前环境greenlet的回调，那么以后在这个要等待的greenlet执行完后，将会回调这个
try:
t = Timeout.start_new(timeout) #创建一个timer对象
try:
result = self.parent.switch() #停止当前环境greenlet的执行，调度hub执行
assert result is self, 'Invalid switch into Greenlet.join(): %r' % (result, )
finally:
t.cancel() #取消timeout
except Timeout:
self.unlink(switch) #在挂起的回调中去除
if sys.exc_info()[1] is not t:
raise
except:
self.unlink(switch)
raise
首先调用getCurrent方法来获取当前环境的协程，然后获取它的switch方法，将其放置到要join的协程的回调队列里面，当这个要join的协程运行完了之后，将会调用这些回调，这样，就可以恢复当前协程的运行了。。。
在下面我们可以看到，调用了parent也就是hub的switch方法，切换到hub的执行，这个里面将会开始要join的协程的执行，这里并不是直接切换到join的协程的运行。。这点需要注意。。。
另外，gevent自己的greenlet的定义加入了run方法，也就是每次执行都将会从这里开始。。。代码如下：
#当前greenlet的执行部分，其实就是调用传进来的函数，然后运行完了之后再调用那些挂起的回调
def run(self):
try:
if self._start_event is None:
self._start_event = _dummy_event
else:
self._start_event.stop()
try:
result = self._run(*self.args, **self.kwargs) #执行传进来的函数
except:
self._report_error(sys.exc_info())
return
self._report_result(result) #这个主要是用于执行挂起的回调
finally:
self.__dict__.pop('_run', None)
self.__dict__.pop('args', None)
self.__dict__.pop('kwargs', None)
在执行完了之后，将会调用_report_result方法来执行所有挂在这个协程上面的回调函数，这样对于上面join挂起的回调，就会在这里得到执行，从而让join方法返回继续执行，这样join方法的实现也就比较的清楚了。。其实还算是比较简单的。。。另外对于如何运行挂起在这个协程上的回调，例如join的回调，还是比较有讲究的，并不是立即在当前协程中运行，而是在hub的loop上挂起一个回调，嗯，代码如下： #这个主要是为了在hub的loop中挂起回调，用于执行当前这个greenlet所有挂起的回调
#这里也不是立即执行这些在这个greenlet上面挂起的回调，而是执行继续挂到loop的回调上面去，这样可以让当前协程尽快返回
#而且如果就在当前协程运行这些回调会出问题，因为如果回调带有别的协程的switch方法，那么switch之后，就再也回不到这个协程继续运行别的回调了
#而在loop上面执行这些回调，也就是hub上，运行这些回调，即使切换到别的协程，以后也会迟早回到hub上继续执行，所以能保证回调能全部运行完。。
def _report_result(self, result):
self._exception = None
self.value = http://www.mamicode.com/result>
至于为什么这么大费周章，上面的注释应该说的很清楚了吧。。。
好了，接下来再来分析一下sleep的实现，代码如下：
#其实sleep的主要目的就是将当前的执行切换出去，回到hub的主循环
def sleep(seconds=0, ref=True):
"""Put the current greenlet to sleep for at least *seconds*.
*seconds* may be specified as an integer, or a float if fractional seconds
are desired.
If *ref* is false, the greenlet running sleep() will not prevent gevent.wait()
from exiting.
"""
hub = get_hub() #获取hub对象
loop = hub.loop #获取hub的loop对象
if seconds <= 0: #如果这里并没有时间
waiter = Waiter() #创建waiter对象，主要是为了维护当前greenlet与hub之间的切换
loop.run_callback(waiter.switch) #在loop上面挂起一个回调，其实就是在loop中再恢复当前sleep的greenlet的执行
waiter.get() #在这个里面最主要的功能就是记录当前的greenlet对象，然后将栈切换到hub上面执行
else:
hub.wait(loop.timer(seconds, ref=ref)) #带定时的wait
其实这里分为了两种种类，就是在sleep的时候传入的超时时间，小于等于0的以及大于0的。。。
对于sleep操作，如果是在多线程的环境里，例如java的sleep，其实就是阻塞当前的线程，这样子jvm会调度别的线程的运行，而对于gevent，其实更多的是可以理解为当前协程主动的放弃CPU资源，等到以后再运行。。。
首先来看看对于超时小于等于零的，其实原理很简单，就是进行switch，切换到hub协程的执行，并且在hub的loop上面注册一个回调，用于切换回到当前协程的执行。。。
这里有一点需要的注意的就是，并没有直接在代码中体现switch的操作，而是多了一个waiter对象。。。然后在loop上面注册的回调是waiter的switch方法，然后调用了waiter对象的get方法。。。
这里看gevent的注释才知道，waiter对象可以理解为gevent封装的协程之间的协作工具，具体的协程之间的切换都由waiter来做，避免让用户自己的代码涉及到switch操作，因为这样子很容易出错。。。我们来看看waiter的定义吧：
#其实这个对象只是为了维护用户greenlet与hub之间的切换关系
#将会在hub里面注册当前waiter对象的switch方法作为回调，然后在hub的loop里面将会执行这个回调
class Waiter(object):
"""A low level communication utility for greenlets.
Wrapper around greenlet's ``switch()`` and ``throw()`` calls that makes them somewhat safer:
* switching will occur only if the waiting greenlet is executing :meth:`get` method currently;
* any error raised in the greenlet is handled inside :meth:`switch` and :meth:`throw`
* if :meth:`switch`/:meth:`throw` is called before the receiver calls :meth:`get`, then :class:`Waiter`
will store the value/exception. The following :meth:`get` will return the value/raise the exception.
The :meth:`switch` and :meth:`throw` methods must only be called from the :class:`Hub` greenlet.
The :meth:`get` method must be called from a greenlet other than :class:`Hub`.
>>> result = Waiter()
>>> timer = get_hub().loop.timer(0.1)
>>> timer.start(result.switch, 'hello from Waiter')
>>> result.get() # blocks for 0.1 seconds
'hello from Waiter'
If switch is called before the greenlet gets a chance to call :meth:`get` then
:class:`Waiter` stores the value.
>>> result = Waiter()
>>> timer = get_hub().loop.timer(0.1)
>>> timer.start(result.switch, 'hi from Waiter')
>>> sleep(0.2)
>>> result.get() # returns immediatelly without blocking
'hi from Waiter'
.. warning::
This a limited and dangerous way to communicate between greenlets. It can easily
leave a greenlet unscheduled forever if used incorrectly. Consider using safer
:class:`Event`/:class:`AsyncResult`/:class:`Queue` classes.
"""
__slots__ = ['hub', 'greenlet', 'value', '_exception']
def __init__(self, hub=None):
if hub is None:
self.hub = get_hub() #获取顶层hub对象
else:
self.hub = hub
self.greenlet = None
self.value = http://www.mamicode.com/None>
这个代码应很好理解，而且注释都说的很清楚。。。比较重要的就是get方法，这个方法将会保存当前执行的协程，然后切换到hub的执行，对于switch方法，将会切换回刚开始的协程的执行。。
好了，上面介绍了sleep不带超时的实现。。
接下来来看看带超时的实现：
hub.wait(loop.timer(seconds, ref=ref)) #带定时的wait
这里首先创建了一个timer对象，这个可以理解为在loop上面注册了一个超时，接着看代码：
#用于在loop上面注册watcher并等待
def wait(self, watcher):
waiter = Waiter() #首先创建一个waiter对象
unique = object()
watcher.start(waiter.switch, unique) #当watcher超时的时候将会调用waiter的switch方法
try:
result = waiter.get() #调用waiter的get方法，主要是让将当前调用sleep的greenlet切换出去，然后切换到hub的运行
assert result is unique, 'Invalid switch into %s: %r (expected %r)' % (getcurrent(), result, unique)
finally:
watcher.stop()
依然是创建waiter对象，以及它的get方法，不过这里要注意的是，将waiter的switch回调是注册到刚刚创建的timer对象上的，而不是直接注册到loop上面，这样待会timer超时的时候将会调用回调，恢复sleep的协程的执行。。
好了，这里gevent的大体上协程，以及切换关系都差不多了。。。。
Gevent的协程实现原理