協(xié)程的定義

函數(shù)
入口：有且只有一個(gè)入口
出口：有且只有一個(gè)出口
協(xié)程
入口：多個(gè)入口
出口：多個(gè)出口
特點(diǎn)：暫定，保留執(zhí)行狀態(tài)，恢復(fù)執(zhí)行

協(xié)程是函數(shù)基礎(chǔ)上，一種更加寬泛定義的計(jì)算機(jī)程序模塊，它可以有多個(gè)入口點(diǎn)，允許從一個(gè)入口點(diǎn)到下個(gè)入口點(diǎn)之前暫停，保留執(zhí)行狀態(tài)，等待合適的時(shí)機(jī)恢復(fù)執(zhí)行狀態(tài)，從下一個(gè)入口點(diǎn)重新開始性質(zhì)

協(xié)程代碼塊
從一個(gè)入口點(diǎn)到下一個(gè)入口點(diǎn)的代碼
協(xié)程模塊
有n個(gè)入口代碼，和n個(gè)協(xié)程代碼塊組成。其組織形式為：函數(shù)入口-》協(xié)程代碼塊-》入口點(diǎn)-》協(xié)程代碼塊...

可迭代對(duì)象，迭代器，生成器

可迭代對(duì)象（Iterable）

python中可迭代類型如字符串，列表，元組，字典等：

str = 'abc'
list = ['a', 'b', 'c']
set = ('a', 'b', 'c')
dict = {'a':1, 'b':2}

他們的特點(diǎn)是dir(object)實(shí)現(xiàn)了__iter__()函數(shù)

迭代器(Iterator)

迭代器的要求是dir(object)實(shí)現(xiàn)了__iter__()和__next__()兩個(gè)方法

生成器(generator)

生成器是特殊的迭代器，在迭代器的基礎(chǔ)上包含yield關(guān)鍵字

總結(jié)

迭代器必須實(shí)現(xiàn)迭代器協(xié)議__iter__和__next__
__iter__返回的對(duì)象是可迭代對(duì)象
迭代器一定是可迭代對(duì)象，但可迭代對(duì)象不一定是迭代器，有可能迭代細(xì)節(jié)交給另一個(gè)類，這個(gè)類才是迭代器
生成器一定是一個(gè)迭代器，同時(shí)也是迭代對(duì)象
生成器是一種特殊的迭代器，包含關(guān)鍵字yield來(lái)實(shí)現(xiàn)懶惰計(jì)算，并是的外部影響生成器的執(zhí)行成為可能

生成器和yield語(yǔ)義

生成器的定義：提供一種函數(shù)，能夠返回中間結(jié)果給調(diào)用者，然后維護(hù)函數(shù)的局部狀態(tài)，以便當(dāng)函數(shù)離開后，也能恢復(fù)執(zhí)行。
生成器是一個(gè)包含關(guān)鍵字yield表達(dá)式的函數(shù)。一個(gè)生成器是異步的，即生成器模塊中含有阻塞代碼，生成器的類型是types.GeneratorType。

#生成器
def sum(total):
    total = 0
    while True:
        a = yield total
        total += a

if __name__ == '__main__':
    s = sum(10)      //獲得生成器，但不執(zhí)行生成器的代碼
    print next(s)               //運(yùn)行生成器的代碼，執(zhí)行yield total處，輸出0
    print s.send(10)         //運(yùn)行生成器的代碼，第二次執(zhí)行到y(tǒng)ield total處，輸出10
    print s.send(2)           //運(yùn)行生成器的代碼，第三次執(zhí)行到y(tǒng)ield total處，輸出12

對(duì)上訴代碼進(jìn)行說(shuō)明：

sum是一個(gè)生成器，包含關(guān)鍵字yield
sum生成器 a=yield從send(value)獲取外部參數(shù)
sum生成器 yield total將total值傳出
next(s)初始化生成器，并block在第一個(gè)yield中
s.send(v)喚醒生成器，并將值傳入

Generator已經(jīng)具備協(xié)程的能力，如能夠暫停，保存狀態(tài)，傳出值；恢復(fù)執(zhí)行，接受參數(shù)，異步執(zhí)行。
但此時(shí)Generator還不是一個(gè)協(xié)程。一個(gè)真正的協(xié)程能夠控制代碼什么時(shí)候繼續(xù)執(zhí)行。而此時(shí)的Generator執(zhí)行遇到一個(gè)yield還是把執(zhí)行控制權(quán)轉(zhuǎn)移給調(diào)用者

Future

Future顧名思義未來(lái)，將在未來(lái)被執(zhí)行的代碼。Future的類包含result，done, callback屬性，以及_set_result, _set_done方法，通過(guò)這些屬性和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)future被賦值后，能夠執(zhí)行對(duì)應(yīng)的callback函數(shù)，具體代碼如下：

class Future(object):
    def done(self):
        return self._done

    def result(self, timeout=None):
        self._clear_tb_log()
        if self._result is not None:
            return self._result
        if self._exc_info is not None:
            raise_exc_info(self._exc_info)
        self._check_done()
        return self._result

    def add_done_callback(self, fn):
        if self._done:
            fn(self)
        else:
            self._callbacks.append(fn)

    def set_result(self, result):
        self._result = result
        self._set_done()

    def _set_done(self):
        self._done = True
        for cb in self._callbacks:
            try:
                cb(self)
            except Exception:
                app_log.exception('exception calling callback %r for %r',
                                  cb, self)
        self._callbacks = None

Future說(shuō)明
1.Future對(duì)象通過(guò)add_done_callback將回調(diào)函數(shù)與future對(duì)象進(jìn)行綁定，目的是future被賦值后調(diào)用callback中的回調(diào)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)激活生成器（回調(diào)函數(shù)調(diào)用gen.send(value)）
2.def set_result(self, result):對(duì)Future對(duì)象賦值，將異常處理結(jié)果賦值給Future對(duì)象的result屬性，同時(shí)執(zhí)行_set_done遍歷callback的函數(shù)
3.def _set_done(self):遍歷callback的函數(shù)列表，并執(zhí)行

總結(jié)來(lái)說(shuō)，future對(duì)象綁定一個(gè)回調(diào)函數(shù)（回到函數(shù)會(huì)激活生成器），當(dāng)future對(duì)象被賦值，會(huì)回調(diào)回調(diào)函數(shù)，進(jìn)而回調(diào)函數(shù)會(huì)激活生成器（gen.send()）

IOLoop類

IOLoop在協(xié)程運(yùn)行環(huán)境中擔(dān)任著協(xié)程調(diào)度的角色，消息循環(huán)本質(zhì)上是一種事件循環(huán)，等待事件，然后運(yùn)行對(duì)應(yīng)事件的處理器。IOLoop主要調(diào)度處理的是IO事件（讀，寫，錯(cuò)誤）以及callback和timeout。
IOLoop中注冊(cè)future：add_future

def add_future(self, future, callback):
    assert is_future(future)
    callback = stack_context.wrap(callback)
    future.add_done_callback(lambda future: self.add_callback(callback, future))

IOLoop將callback和future作為參數(shù)傳入IOLoop的add_callback，封裝成匿名函數(shù)，并存儲(chǔ)到future的callback屬性中，當(dāng)future被設(shè)置后匿名函數(shù)則會(huì)在下一個(gè)IOLoop中運(yùn)行

1.lambda future: self.add_callback(callback, future)，將callback，future作為參數(shù)傳入IOLoop的add_callback方法，實(shí)則利用偏函數(shù)將callback和future進(jìn)行封包裝，包裝好的偏函數(shù)加入到IOLoop的回調(diào)函數(shù)列表中。當(dāng)IOLoop下一次迭代運(yùn)行，遍歷回調(diào)函數(shù)并執(zhí)行
1. 匿名函數(shù)加入到future的callback屬性中，當(dāng)future對(duì)象被設(shè)置后，會(huì)調(diào)用回調(diào)函數(shù)

Coroutine函數(shù)裝飾器

函數(shù)裝飾器本質(zhì)是一個(gè)函數(shù)，它將被調(diào)用的函數(shù)func作為參數(shù)，返回一個(gè)新的函數(shù)make_coroutine_wrapper。

def coroutine(func, replace_callback=True):
      return make_coroutine_wrapper(func, replace_callback=True)

image.png

如上圖：

1. result = func(*arg, **kwargs)獲取函數(shù)對(duì)象,
1. if isinstance(result, types.GeneratorType)判斷result是否是生成器
1. yielded = next(result) 因?yàn)閞esult是生成器，當(dāng)調(diào)用next會(huì)執(zhí)行到生成器第一個(gè)yield代碼，并返回一個(gè)future對(duì)象（異步操作）賦值給yield
1. Runner(result, future, yielded)，將生成器對(duì)象， yielded（future對(duì)象），future（監(jiān)控future）傳入函數(shù)Runner

class Runner(object):
    def __init__(self, gen, result_future, first_yielded):
        self.gen = gen
        self.result_future = result_future
        self.future = _null_future
        self.yield_point = None
        self.pending_callbacks = None
        self.results = None
        self.running = False
        self.finished = False
        self.had_exception = False
        self.io_loop = IOLoop.current()
        self.stack_context_deactivate = None
        if self.handle_yield(first_yielded):
            self.run()

    def run(self):
        if self.running or self.finished:
            return
        try:
            self.running = True
            while True:
                future = self.future
                if not future.done():
                    return
                self.future = None
                try:
                    try:
                        value = future.result()
                    except Exception:
                        self.had_exception = True
                        yielded = self.gen.throw(*sys.exc_info())
                    else:
                        yielded = self.gen.send(value)
                except (StopIteration, Return) as e:
                    self.finished = True
                    self.future = _null_future
                    self.result_future.set_result(getattr(e, 'value', None))
                    self.result_future = None
                    return
                except Exception:
                    self.finished = True
                    self.future = _null_future
                    self.result_future.set_exc_info(sys.exc_info())
                    self.result_future = None
                    return
                if not self.handle_yield(yielded):
                    return
        finally:
            self.running = False

    def handle_yield(self, yielded):

        try:
            self.future = convert_yielded(yielded)
        except BadYieldError:
            self.future = TracebackFuture()
            self.future.set_exc_info(sys.exc_info())

        if not self.future.done() or self.future is moment:
            self.io_loop.add_future(
                self.future, lambda f: self.run())
            return False
        return True

Runner函數(shù)內(nèi)部處理就是將給yeilded（future對(duì)象）綁定一個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)future對(duì)象被set_result后，調(diào)用run；而run函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用生成器的send方法，并將vaule傳入到生成器。
def handle_yield(self, yielded):

1.將yielded轉(zhuǎn)化為future對(duì)象
2.調(diào)用IOLoop的add_future函數(shù)，將run函數(shù)添加到future的callback屬性中
3.當(dāng)future對(duì)象在某處代碼中被set_result，IOLoop下一個(gè)循環(huán)中便執(zhí)行run函數(shù)
4.run函數(shù)會(huì)取出future的result，并調(diào)用gen.send(value)啟動(dòng)生成器，并將生成器的輸出在賦值給yielded
5.重新賦值的yielded在作為參數(shù)傳入handle_yield(self, yielded),循環(huán)步驟1，指導(dǎo)生成器結(jié)束

參考：
https://juejin.im/post/5ccafbf5e51d453a3a0acb42
https://blog.csdn.net/wyx819/article/details/45420017

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