协程-Python生成器generator之next和send运行流程

对于普通的生成器，第一个next调用，相当于启动生成器，会从生成器函数的第一行代码开始执行，直到第一次执行完yield语句（第5行）后，跳出生成器函数。

然后第二个next调用，进入生成器函数后，从yield语句的下一句语句（第6行）开始执行，然后重新运行到yield语句，执行后，跳出生成器函数，

后面再次调用next，依次类推。下面是一个列子：

def consumer():
    r= 'here'
    for i in range(3):
        print("r%s: %s" %(i, r))
        yield r
        r = '200 OK ' + str(i)


c = consumer()
n1 = next(c)
print("n1: %s" %n1)
n2 = next(c)
print("n2: %s" %n2)
n3 = next(c)
print("n3: %s" %n3)

运行结果：

r0: here
n1: here
r1: 200 OK 0
n2: 200 OK 0
r2: 200 OK 1
n3: 200 OK 1

了解了next()如何让包含 yield 的函数执行后，我们再来看另外一个非常重要的函数send(msg)。其实next()和send()在一定意义上作用是相似的，区别是send()可以传递 yield 表达式的值进去，而next()不能传递特定的值，只能传递None进去。因此，我们可以看做c.next() 和 c.send(None) 作用是一样的。需要提醒的是，第一次调用时，请使用next()语句或是send(None)，不能使用send发送一个非None的值，否则会出错的，因为没有Python yield语句来接收这个值。

来看例子：
传统的生产者-消费者模型是一个线程写消息，一个线程取消息，通过锁机制控制队列和等待，但一不小心就可能死锁。
如果改用协程，生产者生产消息后，直接通过yield跳转到消费者开始执行，待消费者执行完毕后，切换回生产者继续生产，效率极高：

下面来着重说明下send执行的顺序。当第一次send（None）（对应11行）时，启动生成器，从生成器函数的第一行代码开始执行，直到第一次执行完yield（对应第4行）后，跳出生成器函数。这个过程中，n一直没有定义。

下面运行到send（1）时，进入生成器函数，注意这里与调用next的不同。这里是从第4行开始执行，把1赋值给n，但是并不执行yield部分。下面继续从yield的下一语句继续执行，然后重新运行到yield语句，执行后，跳出生成器函数。

即send和next相比，只是开始多了一次赋值的动作，其他运行流程是相同的。

def consumer():
    r = ''
    while True:
        n = yield r
        if not n:
            return
        print('[CONSUMER] Consuming %s...' % n)
        r = '200 OK'

def produce(c):
    c.send(None)
    n = 0
    while n < 5:
        n = n + 1
        print('[PRODUCER] Producing %s...' % n)
        r = c.send(n)
        print('[PRODUCER] Consumer return: %s' % r)
    c.close()

c = consumer()
produce(c)

运行结果：

[PRODUCER] Producing 1...
[CONSUMER] Consuming 1...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 2...
[CONSUMER] Consuming 2...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 3...
[CONSUMER] Consuming 3...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 4...
[CONSUMER] Consuming 4...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK
[PRODUCER] Producing 5...
[CONSUMER] Consuming 5...
[PRODUCER] Consumer return: 200 OK

注：
上述代码（send）理解：

我理解的执行流程应该是这样的：
1.运行produce()后，开始执行到c.send(None)，跳入consumer函数并执行到n = yield r停止,此时r = ''；
2.然后开始produce()的第一次循环，从r = c.send(n)开始，跳入consumer函数，并把send的参数赋值给consumer()第一次循环的n,此时r = 1,n = 1.
3.因为consumer()第一次循环的n != '',因此直接print [CONSUMER] Consuming 1...,并赋200 OK给r.
4.接着开始第二次循环，执行到n = yield r停止,即最后返回r给到produce()的r变量，因此produce会print [PRODUCER] Consumer return: 200 OK。
5.循环2,3,4步骤直到第五次循环，然后手动关闭生成器。

注意到consumer函数是一个generator，把一个consumer传入produce后：

1. 首先调用c.send(None)启动生成器；

2. 然后，一旦生产了东西，通过c.send(n)切换到consumer执行；

3. consumer通过yield拿到消息，处理，又通过yield把结果传回；

4. produce拿到consumer处理的结果，继续生产下一条消息；

5. produce决定不生产了，通过c.close()关闭consumer，整个过程结束。

整个流程无锁，由一个线程执行，produce和consumer协作完成任务，所以称为“协程”，而非线程的抢占式多任务。

最后套用Donald Knuth的一句话总结协程的特点：

“子程序就是协程的一种特例。”

附：
Python天天美味(25) - 深入理解yield

协程-Python生成器generator之next和send运行流程

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