一文看懂Python中的协程

1. 什么是协程

在 Python 和 Lua 语言中，都有协程这个概念，那么什么是协程呢？

协程是单线程下的并发，又称微线程，纤程。英文名Coroutine。

一句话总结：协程是一种用户态的轻量级线程，即协程是由用户程序自己控制调度的。

也就是说它和程序员有关系，相对线程和进程来说，调度是由CPU来决定调度的。

2. 协程出现的原因

Python 由于众所周知的 GIL 的原因，导致其线程无法发挥多核的并行计算能力。

在GIL之下，同一时刻只能有一个线程在运行，在多任务并发（非并行）的情况下，每个任务在合适的时候挂起（发起I/O）和恢复(I/O结束)，这样可以极大的提高CPU的效率。

相对而言，如果是cpu密集型，推荐多进程的方式。

在早期的 Python 实现中，是通过 yield 和 send 来分别实现切换，及返回结果。

举例来说：

import random
import time

def stupid_fib(n):
    index = 0 
    a = 0 
    b = 1 
    while index < n:
        sleep_cnt = yield b
        print('query https://www.xtuz.net {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)
while True:
    print(fib_res)
    try:
        ss = random.uniform(0, 0.5)
        print('ss=%s' %ss)
        fib_res = sfib.send(ss)
    except StopIteration:
        break

yield - 用来从子程序中断，并返回结果

send - 用来从主程序向子程序发送信息

2. 协程的优缺点

协程优点主要有以下两点：

1. 协程的切换开销更小，属于程序级别的切换，操作系统完全感知不到，因而更加轻量级
2. 单线程内就可以实现并发的效果，最大限度地利用 CPU

协程缺点主要也有以下两点：

1. 协程的本质是单线程下，无法利用多核，可以是一个程序开启多个进程，每个进程内开启多个线程，每个线程内开启协程
2. 协程指的是单个线程，因而一旦协程出现阻塞，将会阻塞整个线程

4. 协程的使用场景

协程基于generator，Python3 中内置了异步IO。遇到IO密集型的业务时，总是很费时间啦，多线程加上协程， 在磁盘在读写的同时，还能去做其他的事情，在WEB应用中效果尤为明显。