理解Python协程:从yield/send到yield from再到async/await

 

Python中的协程大概经历了如下三个阶段: 
1. 最初的生成器变形yield/send 
2. 引入@asyncio.coroutine和yield from 
3. 在最近的Python3.5版本中引入async/await关键字

一、生成器变形yield/send

普通函数中如果出现了yield关键字,那么该函数就不再是普通函数,而是一个生成器。

def mygen(alist):
    while len(alist) > 0: c = randint(0, len(alist)-1) yield alist.pop(c) a = ["aa","bb","cc"] c=mygen(a) print(c) 输出:<generator object mygen at 0x02E5BF00>
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9

像上面代码中的c就是一个生成器。生成器就是一种迭代器,可以使用for进行迭代。生成器函数最大的特点是可以接受外部传入的一个变量,并根据变量内容计算结果后返回。 
这一切都是靠生成器内部的send()函数实现的。

def gen():
    value=0 while True: receive=yield value if receive=='e': break value = 'got: %s' % receive g=gen() print(g.send(None)) print(g.send('hello')) print(g.send(123456)) print(g.send('e'))
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13

上面生成器函数中最关键也是最易理解错的,就是receive=yield value这句,如果对循环体的执行步骤理解错误,就会失之毫厘,差之千里。 
其实receive=yield value包含了3个步骤: 
1、向函数外抛出(返回)value 
2、暂停(pause),等待next()或send()恢复 
3、赋值receive=MockGetValue() 。 这个MockGetValue()是假想函数,用来接收send()发送进来的值

执行流程: 
1、通过g.send(None)或者next(g)启动生成器函数,并执行到第一个yield语句结束的位置。这里是关键,很多人就是在这里搞糊涂的。运行receive=yield value语句时,我们按照开始说的拆开来看,实际程序只执行了1,2两步,程序返回了value值,并暂停(pause),并没有执行第3步给receive赋值。因此yield value会输出初始值0。这里要特别注意:在启动生成器函数时只能send(None),如果试图输入其它的值都会得到错误提示信息。

2、通过g.send('hello'),会传入hello,从上次暂停的位置继续执行,那么就是运行第3步,赋值给receive。然后计算出value的值,并回到while头部,遇到yield value,程序再次执行了1,2两步,程序返回了value值,并暂停(pause)。此时yield value会输出”got: hello”,并等待send()激活。

3、通过g.send(123456),会重复第2步,最后输出结果为”got: 123456″。

4、当我们g.send(‘e’)时,程序会执行break然后推出循环,最后整个函数执行完毕,所以会得到StopIteration异常。

从上面可以看出, 在第一次send(None)启动生成器(执行1–>2,通常第一次返回的值没有什么用)之后,对于外部的每一次send(),生成器的实际在循环中的运行顺序是3–>1–>2,也就是先获取值,然后dosomething,然后返回一个值,再暂停等待。

二、yield from

看一段代码:

def g1():     
     yield range(5) def g2(): yield from range(5) it1 = g1() it2 = g2() for x in it1: print(x) for x in it2: print(x)
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12

输出: 
range(0, 5) 




4

这说明yield就是将range这个可迭代对象直接返回了。 
而yield from解析了range对象,将其中每一个item返回了。 
yield from iterable本质上等于for item in iterable: yield item的缩写版 
来看一下例子,假设我们已经编写好一个斐波那契数列函数

def fab(max):
     n,a,b = 0,0,1 while n < max: yield b # print b a, b = b, a + b n = n + 1 f=fab(5) 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

fab不是一个普通函数,而是一个生成器。因此fab(5)并没有执行函数,而是返回一个生成器对象(生成器一定是迭代器iterator,迭代器一定是可迭代对象iterable) 
现在我们来看一下,假设要在fab()的基础上实现一个函数,调用起始都要记录日志

def f_wrapper(fun_iterable):
    print('start') for item in fun_iterable: yield item print('end') wrap = f_wrapper(fab(5)) for i in wrap: print(i,end=' ')
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

现在使用yield from代替for循环

import logging
def f_wrapper2(fun_iterable): print('start') yield from fun_iterable #注意此处必须是一个可生成对象 print('end') wrap = f_wrapper2(fab(5)) for i in wrap: print(i,end=' ')
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

再强调一遍:yield from后面必须跟iterable对象(可以是生成器,迭代器)

三、asyncio.coroutine和yield from

yield from在asyncio模块中得以发扬光大。之前都是我们手工切换协程,现在当声明函数为协程后,我们通过事件循环来调度协程。

先看示例代码:

import asyncio,random
@asyncio.coroutine
def smart_fib(n): index = 0 a = 0 b = 1 while index < n: sleep_secs = random.uniform(0, 0.2) yield from asyncio.sleep(sleep_secs) #通常yield from后都是接的耗时操作 print('Smart one think {} secs to get {}'.format(sleep_secs, b)) a, b = b, a + b index += 1 @asyncio.coroutine def stupid_fib(n): index = 0 a = 0 b = 1 while index < n: sleep_secs = random.uniform(0, 0.4) yield from asyncio.sleep(sleep_secs) #通常yield from后都是接的耗时操作 print('Stupid one think {} secs to get {}'.format(sleep_secs, b)) a, b = b, a + b index += 1 if __name__ == '__main__': loop = asyncio.get_event_loop() tasks = [ smart_fib(10), stupid_fib(10), ] loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks)) print('All fib finished.') loop.close()
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34

yield from语法可以让我们方便地调用另一个generator。 
本例中yield from后面接的asyncio.sleep()是一个coroutine(里面也用了yield from),所以线程不会等待asyncio.sleep(),而是直接中断并执行下一个消息循环。当asyncio.sleep()返回时,线程就可以从yield from拿到返回值(此处是None),然后接着执行下一行语句。 
asyncio是一个基于事件循环的实现异步I/O的模块。通过yield from,我们可以将协程asyncio.sleep的控制权交给事件循环,然后挂起当前协程;之后,由事件循环决定何时唤醒asyncio.sleep,接着向后执行代码。 
协程之间的调度都是由事件循环决定。 
yield from asyncio.sleep(sleep_secs) 这里不能用time.sleep(1)因为time.sleep()返回的是None,它不是iterable,还记得前面说的yield from后面必须跟iterable对象(可以是生成器,迭代器)。 
所以会报错:

yield from time.sleep(sleep_secs) 
TypeError: ‘NoneType’ object is not iterable

四、async和await

弄清楚了asyncio.coroutine和yield from之后,在Python3.5中引入的async和await就不难理解了:可以将他们理解成asyncio.coroutine/yield from的完美替身。当然,从Python设计的角度来说,async/await让协程表面上独立于生成器而存在,将细节都隐藏于asyncio模块之下,语法更清晰明了。 
加入新的关键字 async ,可以将任何一个普通函数变成协程

import time,asyncio,random
async def mygen(alist): while len(alist) > 0: c = randint(0, len(alist)-1) print(alist.pop(c)) a = ["aa","bb","cc"] c=mygen(a) print(c) 输出: <coroutine object mygen at 0x02C6BED0>
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10

在上面程序中,我们在前面加上async,该函数就变成一个协程了。

但是async对生成器是无效的。async无法将一个生成器转换成协程。 
还是刚才那段代码,我们把print改成yield

async def mygen(alist):
    while len(alist) > 0: c = randint(0, len(alist)-1) yield alist.pop(c) a = ["ss","dd","gg"] c=mygen(a) print(c) 
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

可以看到输出

<async_generator object mygen at 0x02AA7170>
  • 1

并不是coroutine 协程对象

所以我们的协程代码应该是这样的

import time,asyncio,random
async def mygen(alist): while len(alist) > 0: c = random.randint(0, len(alist)-1) print(alist.pop(c)) await asyncio.sleep(1) strlist = ["ss","dd","gg"] intlist=[1,2,5,6] c1=mygen(strlist) c2=mygen(intlist) print(c1)
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11

要运行协程,要用事件循环 
在上面的代码下面加上:

if __name__ == '__main__':
        loop = asyncio.get_event_loop()
        tasks = [
        c1,
        c2
        ]
        loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
        print('All fib finished.')
        loop.close()
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9

就可以看到交替执行的效果。

本文参考 
http://python.jobbole.com/81911/ 
http://python.jobbole.com/86069/

猜你喜欢

转载自www.cnblogs.com/xc1234/p/9156192.html