在python開發(fā)中，協(xié)程（Coroutine），也被稱為微線程，可以在一個函數(shù)執(zhí)行過程中將其掛起，去執(zhí)行另一個函數(shù)，并在必要時將之前的函數(shù)喚醒。在Python的語言環(huán)境里，協(xié)程是相當(dāng)常用的實現(xiàn)“并發(fā)”的方法。這里我們要介紹一個非常好用的框架greenlet，很多知名的網(wǎng)絡(luò)并發(fā)框架如eventlet，gevent都是基于它實現(xiàn)的。

　　第一個例子

　　沿襲我們一直以來的習(xí)慣，先從例子開始，這次偷個懶，直接把 官方文檔 中的例子拿過來：

　　from greenletimport greenlet

　　def test1():

　　print 12

　　gr2.switch()

　　print 34

　　def test2():

　　print 56

　　gr1.switch()

　　print 78

　　gr1 = greenlet(test1)

　　gr2 = greenlet(test2)

　　gr1.switch()

　　這里創(chuàng)建了兩個greenlet協(xié)程對象，gr1和gr2，分別對應(yīng)于函數(shù)test1()和test2()。使用greenlet對象的switch()方法，即可以切換協(xié)程。上例中，我們先調(diào)用”gr1.switch()”，函數(shù)test1()被執(zhí)行，然后打印出”12″；接著由于”gr2.switch()”被調(diào)用，協(xié)程切換到函數(shù)test2()，打印出”56″；之后”gr1.switch()”又被調(diào)用，所以又切換到函數(shù)test1()。但注意，由于之前test1()已經(jīng)執(zhí)行到第5行，也就是”gr2.switch()”，所以切換回來后會繼續(xù)往下執(zhí)行，也就是打印”34″；現(xiàn)在函數(shù)test1()退出，同時程序退出。由于再沒有”gr2.switch()”來切換至函數(shù)test2()，所以程序第11行”print 78″不會被執(zhí)行。

　　所以，程序運行下來的輸出就是：

　　很好理解吧。使用switch()方法切換協(xié)程，也比”yield”, “next/send”組合要直觀的多。上例中，我們也可以看出，greenlet協(xié)程的運行，其本質(zhì)是串行的，所以它不是真正意義上的并發(fā)，因此也無法發(fā)揮CPU多核的優(yōu)勢，不過，這個可以通過協(xié)程+進程組合的方式來解決，本文就不展開了。另外要注意的是，在沒有進行顯式切換時，部分代碼是無法被執(zhí)行到的，比如上例中的”print 78″。

　　父子關(guān)系

　　創(chuàng)建協(xié)程對象的方法其實有兩個參數(shù)”greenlet(run=None, parent=None)”。參數(shù)”run”就是其要調(diào)用的方法，比如上例中的函數(shù)test1()和test2()；參數(shù)”parent”定義了該協(xié)程對象的父協(xié)程，也就是說，greenlet協(xié)程之間是可以有父子關(guān)系的。如果不設(shè)或設(shè)為空，則其父協(xié)程就是程序默認的”main”主協(xié)程。這個”main”協(xié)程不需要用戶創(chuàng)建，它所對應(yīng)的方法就是主程序，而所有用戶創(chuàng)建的協(xié)程都是其子孫。大家可以把greenlet協(xié)程集看作一顆樹，樹的根節(jié)點就是”main”，上例中的”gr1″和”gr2″就是其兩個字節(jié)點。

　　在子協(xié)程執(zhí)行完畢后，會自動返回父協(xié)程。比如上例中test1()函數(shù)退出，代碼會返回到主程序。讓我們寫個更清晰的例子來實驗下：

　　from greenletimport greenlet

　　def test1():

　　print 12

　　gr2.switch()

　　print 34

　　def test2():

　　print 56

　　gr1 = greenlet(test1)

　　gr2 = greenlet(test2, gr1)

　　gr1.switch()print 78

　　這里創(chuàng)建greenlet對象”gr2″時，指定了其父協(xié)程是”gr1″。所以在函數(shù)test2()里，雖然沒有”gr1.switch()”代碼，但是在其退出后，程序一樣回到了函數(shù)test1()，并且執(zhí)行”print 34″。同樣，在test1()退出后，代碼回到了主程序，并執(zhí)行”print 78″。所以，最后的輸出就是：

　　如果上例中，”gr2″的父協(xié)程不是”gr1″而是”main”的話，那test2()運行完畢就會回到主程序并直接打印”78″，這樣”print 34″就不會執(zhí)行。大家可以試一試。

　　還有一個重要的點，就是協(xié)程退出后，就無法再被執(zhí)行了。如果上例在函數(shù)test1()中，再加一句”gr2.switch()”，運行的結(jié)果是一樣的。因為第二次調(diào)用”gr2.switch()”，什么也不會運行。

　　def test1():

　　print 12

　　gr2.switch()

　　print 34

　　gr2.switch()

　　大家可能會感覺到父子協(xié)程之間的關(guān)系，就像函數(shù)調(diào)用一樣，一個嵌套一個。的確，其實greenlet協(xié)程的實現(xiàn)就是使用了棧，其運行的上下文保存在棧中，”main”主協(xié)程處于棧底的位置，而當(dāng)前運行中的協(xié)程就在棧頂。這同函數(shù)是一樣。此外，在任何時候，你都可以使用”greenlet.getcurrent()”，獲取當(dāng)前運行中的協(xié)程對象。比如在函數(shù)test2()中執(zhí)行”greenlet.getcurrent()”，其返回就等于”gr2″。

　　異常

　　既然協(xié)程是存放在棧中，那一個協(xié)程要拋出異常，就會先拋到其父協(xié)程中，如果所有父協(xié)程都不捕獲此異常，程序才會退出。我們試下，把上面的例子中函數(shù)test2()的代碼改為：

　　def test2():

　　print 56

　　raise NameError

　　程序執(zhí)行后，我們可以看到Traceback信息：

　　File "parent.py", line 14, in

　　gr1.switch()

　　File "parent.py", line 5, in test1

　　gr2.switch()

　　File "parent.py", line 10, in test2

　　raiseNameError

　　同時大家可以試下，如果將”gr2″的父協(xié)程設(shè)為空，Traceback信息就會變?yōu)椋?/span>

　　File "parent.py", line 14, in

　　gr1.switch()

　　File "parent.py", line 10, in test2

　　raiseNameError

　　因此，如果”gr2″的父協(xié)程是”gr1″的話，異常先回拋到函數(shù)test1()的代碼”gr2.switch()”處。所以，我們再對函數(shù)test1()改動下：

　　def test1():

　　print 12

　　try:

　　gr2.switch()

　　except NameError:

　　print 90

　　print 34

　　運行后的結(jié)果，如果”gr2″的父協(xié)程是”gr1″，則異常被捕獲，并打印90。否則，異常會被拋出。以上實驗很好的證明了，子協(xié)程拋出的異常會根據(jù)棧里的順序，依次拋到父協(xié)程里。

　　有一個異常是特例，不會被拋到父協(xié)程中，那就是”greenlet.GreenletExit”，這個異常會讓當(dāng)前協(xié)程強制退出。比如，我們將函數(shù)test2()改為：

　　def test2():

　　print 56

　　raise greenlet.GreenletExit

　　print 78

　　那代碼行”print 78″永遠不會被執(zhí)行。但這個異常不會往上拋，所以其父協(xié)程還是可以正常運行。

　　另外，我們可以通過greenlet對象的”throw()”方法，手動往一個協(xié)程里拋個異常。比如，我們在test1()里調(diào)一個throw()方法：

　　def test1():

　　print 12

　　gr2.throw(NameError)

　　try:

　　gr2.switch()

　　except NameError:

　　print 90

　　print 34

　　這樣，異常就會被拋出，運行后的Trackback是這樣的：

　　File "exception.py", line 21, in

　　gr1.switch()

　　File "exception.py", line 5, in test1

　　gr2.throw(NameError)

　　如果將”gr2.throw(NameError)”放在”try”語句中，那該異常就會被捕獲，并打印”90″。另外，當(dāng)”gr2″的父協(xié)程不是”gr1″而是”main”時，異常會直接拋到主程序中，此時函數(shù)test1()中的”try”語句就不起作用了。

　　協(xié)程間傳遞消息

　　在介紹生成器時，我們聊過可以使用生成器的send()方法來傳遞參數(shù)。greenlet也同樣支持，只要在其switch()方法調(diào)用時，傳入?yún)?shù)即可。我們再來基于本文第一個例子改造下：

　　from greenletimport greenlet

　　def test1():

　　print 12

　　y = gr2.switch(56)

　　print y

　　def test2(x):

　　print x

　　gr1.switch(34)

　　print 78

　　gr1 = greenlet(test1)

　　gr2 = greenlet(test2)

　　gr1.switch()

　　在test1()中調(diào)用”gr2.switch()”，由于協(xié)程”gr2″之前未被啟動，所以傳入的參數(shù)”56″會被賦在test2()函數(shù)的參數(shù)”x”上；在test2()中調(diào)用”gr1.switch()”，由于協(xié)程”gr1″之前已執(zhí)行到第5行”y = gr2.switch(56)”這里，所以傳入的參數(shù)”34″會作為”gr2.switch(56)”的返回值，賦給變量”y”。這樣，兩個協(xié)程之間的互傳消息就實現(xiàn)了。

　　讓我們將上一篇介紹生成器時寫的生產(chǎn)者消費者的例子，改為greenlet實現(xiàn)吧：

　　from greenletimport greenlet

　　def consumer():

　　last = ''

　　while True:

　　receival = pro.switch(last)

　　if receivalis not None:

　　print 'Consume %s' % receival

　　last = receival

　　def producer(n):

　　con.switch()

　　x = 0

　　while x < n:

　　x += 1

　　print 'Produce %s' % x

　　last = con.switch(x)

　　pro = greenlet(producer)

　　con = greenlet(consumer)

　　pro.switch(5)

 

來源：Python-伯樂在線