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python gevent 协程

简介

  • 没有切换开销。因为子程序切换不是线程切换,而是由程序自身控制,没有线程切换的开销,因此执行效率高,
  • 不需要锁机制。因为只有一个线程,也不存在同时写变量冲突,在协程中控制共享资源不加锁,只需要判断状态就好了,所以执行效率比多线程高很多

Python对协程的支持还非常有限,用在generator中的yield可以一定程度上实现协程。

yield

传统的生产者-消费者模型是一个线程写消息,一个线程取消息,通过锁机制控制队列和等待,但一不小心就可能死锁。

如果改用协程,生产者生产消息后,直接通过yield跳转到消费者开始执行,待消费者执行完毕后,切换回生产者继续生产,效率极高

代码

import timedef consumer():    r = ‘‘    while True:        n = yield r        if not n:            return        print([CONSUMER] Consuming %s.... % n)        r = 200 OKdef 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\n % r)    c.close()if __name__==__main__:    c = consumer()    produce(c)

结果

[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

分析

  • 首先调用c.next()启动生成器
  • 然后,一旦生产了东西,通过c.send(n)切换到consumer执行
  • consumer通过yield拿到消息,处理,又通过yield把结果传回
  • produce拿到consumer处理的结果,继续生产下一条消息

整个过程无锁,由一个线程执行,producer和consumer写作完成任务,所以叫做协程

gevent

Python通过yield提供了对协程的基本支持,但是不完全。而第三方的gevent为Python提供了比较完善的协程支持

gevent是第三方库,通过greenlet实现协程,其基本思想是:

当一个greenlet遇到IO操作时(比如访问网络),就自动切换到其他的greenlet,等到IO操作完成,再在适当的时候切换回来继续执行。由于IO操作非常耗时,经常使程序处于等待状态,有了gevent为我们自动切换协程,就保证总有greenlet在运行,而不是等待IO。

import geventdef f(n):    for i in range(n):       print gevent.getcurrent(), ig1 = gevent.spawn(f, 5)g2 = gevent.spawn(f, 5)g3 = gevent.spawn(f, 5)g1.join()g2.join()g3.join()

结果

<Greenlet at 0x7f7216efbe10: f(5)> 0<Greenlet at 0x7f7216efbe10: f(5)> 1<Greenlet at 0x7f7216efbe10: f(5)> 2<Greenlet at 0x7f7216efbe10: f(5)> 3<Greenlet at 0x7f7216efbe10: f(5)> 4<Greenlet at 0x7f720f54e0f0: f(5)> 0<Greenlet at 0x7f720f54e0f0: f(5)> 1<Greenlet at 0x7f720f54e0f0: f(5)> 2<Greenlet at 0x7f720f54e0f0: f(5)> 3<Greenlet at 0x7f720f54e0f0: f(5)> 4<Greenlet at 0x7f720f54e190: f(5)> 0<Greenlet at 0x7f720f54e190: f(5)> 1<Greenlet at 0x7f720f54e190: f(5)> 2<Greenlet at 0x7f720f54e190: f(5)> 3<Greenlet at 0x7f720f54e190: f(5)> 4

可以看出3个greenlet依次运行,而不是交替运行

要让greenlet交替运行,可以通过gevent.sleep()交出控制权

import geventdef f(n):    for i in range(n):       print gevent.getcurrent(), i       gevent.sleep(1)g1 = gevent.spawn(f, 3)g2 = gevent.spawn(f, 3)g3 = gevent.spawn(f, 3)g1.join()g2.join()g3.join()

结果

<Greenlet at 0x7f74e2179e10: f(3)> 0<Greenlet at 0x7f74da7cb0f0: f(3)> 0<Greenlet at 0x7f74da7cb190: f(3)> 0<Greenlet at 0x7f74e2179e10: f(3)> 1<Greenlet at 0x7f74da7cb0f0: f(3)> 1<Greenlet at 0x7f74da7cb190: f(3)> 1<Greenlet at 0x7f74e2179e10: f(3)> 2<Greenlet at 0x7f74da7cb0f0: f(3)> 2<Greenlet at 0x7f74da7cb190: f(3)> 2

可以看出3个greenlet是交替执行

如果把循环改为1000,让执行次数执行时间长些,查看进程,可以看到线程只有一个。

当然,实际代码中,不可能用gevent.sleep()去切换协程,而是在执行IO操作是,gevent自动切换,参考代码如下

import geventfrom gevent import monkey; monkey.patch_all()import urllib2def f(url):    print GET: %s % url    resp = urllib2.urlopen(url)    data = resp.read()    print [%d] bytes received from %s\n %(len(data), url)gevent.joinall([gevent.spawn(f, http://www.cnblogs.com/kaituorensheng/),gevent.spawn(f, https://www.python.org/),gevent.spawn(f, https://www.baidu.com),])

执行结果

GET: http://www.cnblogs.com/kaituorensheng/GET: https://www.python.org/GET: https://www.baidu.com[227] bytes received from https://www.baidu.com[14667] bytes received from http://www.cnblogs.com/kaituorensheng/[47348] bytes received from https://www.python.org/

可以看到3个url结束顺序并不是依次执行完的。

使用gevent,可以获得极高的并发性能,但gevent只能在Unix/Linux下运行,在Windows下不保证正常安装和运行。

由于gevent是基于IO切换的协程,所以最神奇的是,我们编写的Web App代码,不需要引入gevent的包,也不需要改任何代码,仅仅在部署的时候,用一个支持gevent的WSGI服务器,立刻就获得了数倍的性能提升。

 

python gevent 协程