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協(xié)程
協(xié)程，又稱(chēng)微線程，纖程。英文名Coroutine。
協(xié)程是啥
首先我們得知道協(xié)程是啥？協(xié)程其實(shí)可以認(rèn)為是比線程更小的執(zhí)行單元。 為啥說(shuō)他是一個(gè)執(zhí)行單元，因?yàn)樗詭PU上下文。這樣只要在合適的時(shí)機(jī)， 我們可以把一個(gè)協(xié)程 切換到另一個(gè)協(xié)程。 只要這個(gè)過(guò)程中保存或恢復(fù) CPU上下文那么程序還是可以運(yùn)行的。
通俗的理解：在一個(gè)線程中的某個(gè)函數(shù)，可以在任何地方保存當(dāng)前函數(shù)的一些臨時(shí)變量等信息，然后切換到另外一個(gè)函數(shù)中執(zhí)行，注意不是通過(guò)調(diào)用函數(shù)的方式做到的，并且切換的次數(shù)以及什么時(shí)候再切換到原來(lái)的函數(shù)都由開(kāi)發(fā)者自己確定
協(xié)程和線程差異
那么這個(gè)過(guò)程看起來(lái)比線程差不多。其實(shí)不然, 線程切換從系統(tǒng)層面遠(yuǎn)不止保存和恢復(fù) CPU上下文這么簡(jiǎn)單。 操作系統(tǒng)為了程序運(yùn)行的高效性每個(gè)線程都有自己緩存Cache等等數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)還會(huì)幫你做這些數(shù)據(jù)的恢復(fù)操作。 所以線程的切換非常耗性能。但是協(xié)程的切換只是單純的操作CPU的上下文，所以一秒鐘切換個(gè)上百萬(wàn)次系統(tǒng)都抗的住。
協(xié)程的問(wèn)題
但是協(xié)程有一個(gè)問(wèn)題，就是系統(tǒng)并不感知，所以操作系統(tǒng)不會(huì)幫你做切換。 那么誰(shuí)來(lái)幫你做切換？讓需要執(zhí)行的協(xié)程更多的獲得CPU時(shí)間才是問(wèn)題的關(guān)鍵。
例子
目前的協(xié)程框架一般都是設(shè)計(jì)成 1:N 模式。所謂 1:N 就是一個(gè)線程作為一個(gè)容器里面放置多個(gè)協(xié)程。 那么誰(shuí)來(lái)適時(shí)的切換這些協(xié)程？答案是有協(xié)程自己主動(dòng)讓出CPU，也就是每個(gè)協(xié)程池里面有一個(gè)調(diào)度器， 這個(gè)調(diào)度器是被動(dòng)調(diào)度的。意思就是他不會(huì)主動(dòng)調(diào)度。而且當(dāng)一個(gè)協(xié)程發(fā)現(xiàn)自己執(zhí)行不下去了(比如異步等待網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)回來(lái)，但是當(dāng)前還沒(méi)有數(shù)據(jù)到)， 這個(gè)時(shí)候就可以由這個(gè)協(xié)程通知調(diào)度器，這個(gè)時(shí)候執(zhí)行到調(diào)度器的代碼，調(diào)度器根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的調(diào)度算法找到當(dāng)前最需要CPU的協(xié)程。 切換這個(gè)協(xié)程的CPU上下文把CPU的運(yùn)行權(quán)交個(gè)這個(gè)協(xié)程，直到這個(gè)協(xié)程出現(xiàn)執(zhí)行不下去需要等等的情況，或者它調(diào)用主動(dòng)讓出CPU的API之類(lèi)，觸發(fā)下一次調(diào)度。
那么這個(gè)實(shí)現(xiàn)有沒(méi)有問(wèn)題？
其實(shí)是有問(wèn)題的，假設(shè)這個(gè)線程中有一個(gè)協(xié)程是CPU密集型的他沒(méi)有IO操作， 也就是自己不會(huì)主動(dòng)觸發(fā)調(diào)度器調(diào)度的過(guò)程，那么就會(huì)出現(xiàn)其他協(xié)程得不到執(zhí)行的情況， 所以這種情況下需要程序員自己避免。這是一個(gè)問(wèn)題，假設(shè)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的人員并不懂這個(gè)原理的話就可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
協(xié)程的好處
在IO密集型的程序中由于IO操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于CPU的操作，所以往往需要CPU去等IO操作。 同步IO下系統(tǒng)需要切換線程，讓操作系統(tǒng)可以在IO過(guò)程中執(zhí)行其他的東西。 這樣雖然代碼是符合人類(lèi)的思維習(xí)慣但是由于大量的線程切換帶來(lái)了大量的性能的浪費(fèi)，尤其是IO密集型的程序。
所以人們發(fā)明了異步IO。就是當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候觸發(fā)我的回調(diào)。來(lái)減少線程切換帶來(lái)性能損失。 但是這樣的壞處也是很大的，主要的壞處就是操作被 “分片” 了，代碼寫(xiě)的不是 “一氣呵成” 這種。 而是每次來(lái)段數(shù)據(jù)就要判斷 數(shù)據(jù)夠不夠處理哇，夠處理就處理吧，不夠處理就在等等吧。這樣代碼的可讀性很低，其實(shí)也不符合人類(lèi)的習(xí)慣。
但是協(xié)程可以很好解決這個(gè)問(wèn)題。比如 把一個(gè)IO操作 寫(xiě)成一個(gè)協(xié)程。當(dāng)觸發(fā)IO操作的時(shí)候就自動(dòng)讓出CPU給其他協(xié)程。要知道協(xié)程的切換很輕的。 協(xié)程通過(guò)這種對(duì)異步IO的封裝 既保留了性能也保證了代碼的容易編寫(xiě)和可讀性。在高IO密集型的程序下很好。但是高CPU密集型的程序下沒(méi)啥好處。
協(xié)程一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)
import time
def A():
while True:
print("----A---")
yield
time.sleep(0.5)
def B(c):
while True:
print("----B---")
c.next()
time.sleep(0.5)
if __name__=='__main__':
a = A()
B(a)
運(yùn)行結(jié)果：
--B--
--A--
--B--
--A--
--B--
--A--
--B--
--A--
--B--
--A--
--B--
--A--
...省略...
