背景

因為 Python 線程的性能問題，在 Python 中使用多線程運行代碼經常不能達到預期的效果。而實際開發(fā)中我們經常有高并發(fā)的需求，這就要求我們的代碼在跑的更快的同時需要單位時間內執(zhí)行更多的有效邏輯、減少無用的等待。

什么是協(xié)程？

我們可以認為線程是輕量級的進程，所以你也可以理解協(xié)程是輕量級的線程。協(xié)程即在一個線程執(zhí)行 A 函數(shù)時可以隨時中斷去執(zhí)行 B 函數(shù)，可以自由切換。但這個過程并不是函數(shù)調用，現(xiàn)象和多線程一樣，實際上是一個線程。其中 gevent 是 Python 協(xié)程的一個經典實現(xiàn)。

什么是 gevent？

gevent 是 Python 的一個并發(fā)框架，基于 greenlet 實現(xiàn)，使用了 epoll 事件監(jiān)聽機制以及諸多其他優(yōu)化而變得高效。其基本思想就是一個 greenlet 就是一個協(xié)程，當 greenlet 遇到 IO 操作時，比如訪問網絡，就會自動切換到其他的 greenlet，等待 IO 完成再切換回來繼續(xù)執(zhí)行。gevent 可以幫我們自動實現(xiàn)這個協(xié)程切換的過程。

協(xié)程的例子

代碼：

import gevent,time

def f1():
    for i in range(5):
        print('function:@@@f1 | NUM: @@@',i)

        # 此處阻塞，gevent會幫我們切換到其他協(xié)程去↓
        gevent.sleep(0)

def f2():
    for i in range(5):
        print('function:@@@f2 | NUM: @@@',i)

        # 此處阻塞，gevent會幫我們切換到其他協(xié)程去↑
        gevent.sleep(0)

# 創(chuàng)建兩個協(xié)程對象，分別去執(zhí)行兩個函數(shù)
xc1=gevent.spawn(f1)
xc2=gevent.spawn(f2)

# 將協(xié)程們交給gevent去執(zhí)行
gevent.joinall([xc1,xc2])

執(zhí)行結果：

function:@@@f1 | NUM: @@@ 0
function:@@@f2 | NUM: @@@ 0
function:@@@f1 | NUM: @@@ 1
function:@@@f2 | NUM: @@@ 1
function:@@@f1 | NUM: @@@ 2
function:@@@f2 | NUM: @@@ 2
function:@@@f1 | NUM: @@@ 3
function:@@@f2 | NUM: @@@ 3
function:@@@f1 | NUM: @@@ 4
function:@@@f2 | NUM: @@@ 4

如上，當 gevent 幫我們執(zhí)行兩個協(xié)程的時候，首先 xc1 執(zhí)行到 gevent.sleep(0)時發(fā)生阻塞，此時，gevent 幫我們將切換到xc2，xc2 執(zhí)行到 gevent.sleep(0)時又發(fā)生了阻塞，此時，gevent 又幫我們將切換到 xc1 去執(zhí)行。

QA

Q：gevent 無法捕獲的耗時

代碼：

import gevent,time

def f1():
    for i in range(5):
        print('function:@@@f1 | NUM: @@@',i)

        # 注意這里
        time.sleep(0.1)

def f2():
    for i in range(5):
        print('function:@@@f2 | NUM: @@@',i)

        # 注意這里
        time.sleep(0.1)

# 創(chuàng)建兩個協(xié)程對象，分別去執(zhí)行兩個函數(shù)
xc1=gevent.spawn(f1)
xc2=gevent.spawn(f2)

# 將協(xié)程們交給gevent去執(zhí)行
gevent.joinall([xc1,xc2])

執(zhí)行結果：

function:@@@f1 | NUM: @@@ 0
function:@@@f1 | NUM: @@@ 1
function:@@@f1 | NUM: @@@ 2
function:@@@f1 | NUM: @@@ 3
function:@@@f1 | NUM: @@@ 4
function:@@@f2 | NUM: @@@ 0
function:@@@f2 | NUM: @@@ 1
function:@@@f2 | NUM: @@@ 2
function:@@@f2 | NUM: @@@ 3
function:@@@f2 | NUM: @@@ 4

如上，你會發(fā)現(xiàn)，time.sleep(0.1)耗費的時間，gevent 無法捕捉，導致代碼是串行的，雖然我們創(chuàng)建了協(xié)程，但是并沒有起到異步的作用。
怎么辦呢？請看下面的解決方案。

A：猴子補丁

對于無法捕獲的耗時，gevent 為我們提供了猴子補丁，當我們?yōu)槲覀兊某绦虼蛄撕镒友a丁，那么當我們的程序遇到任何耗時的操作，gevent 都會幫我們去自動切換協(xié)程，從而實現(xiàn)異步高并發(fā)。

代碼：

import gevent,time
from gevent import monkey;monkey.patch_all()

def f1():
    for i in range(5):
        print('function:@@@f1 | NUM: @@@',i)

        # 注意這里
        time.sleep(0.1)

def f2():
    for i in range(5):
        print('function:@@@f2 | NUM: @@@',i)

        # 注意這里
        time.sleep(0.1)

# 創(chuàng)建兩個協(xié)程對象，分別去執(zhí)行兩個函數(shù)
xc1=gevent.spawn(f1)
xc2=gevent.spawn(f2)

# 將協(xié)程們交給gevent去執(zhí)行
gevent.joinall([xc1,xc2])

執(zhí)行結果：

function:@@@f1 | NUM: @@@ 0
function:@@@f2 | NUM: @@@ 0
function:@@@f1 | NUM: @@@ 1
function:@@@f2 | NUM: @@@ 1
function:@@@f1 | NUM: @@@ 2
function:@@@f2 | NUM: @@@ 2
function:@@@f1 | NUM: @@@ 3
function:@@@f2 | NUM: @@@ 3
function:@@@f1 | NUM: @@@ 4
function:@@@f2 | NUM: @@@ 4

如上，你會發(fā)現(xiàn)協(xié)程的切換已經實現(xiàn)，問題完美解決。

實踐

異步 requests 請求

代碼：

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent,time,requests
from urllib3 import disable_warnings

disable_warnings()

def req(url):
    res = requests.get(url,verify=False)
    if res:
        print('URL:{} | CODE:{}!'.format(url,res.status_code))
    else:
        print('URL:{} FAILED!')

xc1=gevent.spawn(req,'https://www.baidu.com')
xc2=gevent.spawn(req,'https://www.gitee.com')
xc3=gevent.spawn(req,'https://www.huaweicloud.com')

gevent.joinall([xc1,xc2,xc3])

執(zhí)行結果：

URL:https://www.baidu.com | CODE:200!
URL:https://www.huaweicloud.com | CODE:200!
URL:https://www.gitee.com | CODE:200!

gevent 的鎖

代碼：

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
from gevent.lock import Semaphore
import gevent,time

# 信號量設置為1
s1=Semaphore(1)

def f1():
    for i in range(5):
        # 信號量-1，即拿到鎖
        s1.acquire()
        print('function:@@@f1 | NUM: @@@',i)

        # 信號量+1，即釋放鎖
        s1.release()

        # 猴子補丁幫忙識別阻塞
        time.sleep(0.1)

def f2():
    for i in range(5):
        # 信號量-1，即拿到鎖
        s1.acquire()
        print('function:@@@f2 | NUM: @@@',i)

        # 信號量+1，即釋放鎖
        s1.release()

        # 猴子補丁幫忙識別阻塞
        time.sleep(0.3)

# 創(chuàng)建兩個協(xié)程對象，分別去執(zhí)行兩個函數(shù)
xc1=gevent.spawn(f1)
xc2=gevent.spawn(f2)

# 將協(xié)程們交給gevent去執(zhí)行
gevent.joinall([xc1,xc2])

執(zhí)行結果：

function:@@@f1 | NUM: @@@ 0
function:@@@f2 | NUM: @@@ 0
function:@@@f1 | NUM: @@@ 1
function:@@@f1 | NUM: @@@ 2
function:@@@f2 | NUM: @@@ 1
function:@@@f1 | NUM: @@@ 3
function:@@@f1 | NUM: @@@ 4
function:@@@f2 | NUM: @@@ 2
function:@@@f2 | NUM: @@@ 3
function:@@@f2 | NUM: @@@ 4

如上，可以看到，gevent 可以自動處理鎖和阻塞。按阻塞規(guī)律，f1 和 f2 會交替執(zhí)行，但是加上阻塞時間，因為 f2 的阻塞時間是 f1 的 3 倍，所以前 6 條打印中，f1 執(zhí)行的次數(shù)是 f2 的三倍，即 gevent 可以自動判斷和處理阻塞和鎖同時存在的情況。

Tip

在 HTTP 的異步開發(fā)中，猴子補丁要在導入 gevent 之前打，否則會出現(xiàn)異常。

到此這篇關于Python中gevent模塊協(xié)程使用的文章就介紹到這了,更多相關Python gevent協(xié)程內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！