Python 并发编程之Gevent

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1. 什么是Gevent

gevent是一个基于libev的python并发框架,以微线程greenlet为核心,使用了epoll事件监听机制以及诸多其他优化而变得高效.而且其中有个monkey类, 将现有基于Python线程直接转化为greenlet(类似于打patch).

greenlet 包是 Stackless 的副产品,其将微线程称为 “tasklet” 。tasklet运行在伪并发中,使用channel进行同步数据交换。

一个”greenlet”,是一个更加原始的微线程的概念,但是没有调度,或者叫做协程。这在你需要控制你的代码时很有用。你可以自己构造微线程的 调度器;也可以使用”greenlet”实现高级的控制流。例如可以重新创建构造器;不同于Python的构造器,我们的构造器可以嵌套的调用函数,而被嵌套的函数也可以 yield 一个值。(另外,你并不需要一个”yield”关键字,参考例子)。

2. 什么是 Coroutine

要理解Gevent,明白Gevent的执行机制,需要了解另外一个概念:Coroutine,中文叫做协程。第一次看见这个名词,确实很奇怪,进程、线程都了解了,突然冒出个协程,还真有点反应不过来。

按照 进程、线程和协程的理解 的说法:

进程拥有自己独立的堆和栈,既不共享堆,亦不共享栈,进程由操作系统调度。

线程拥有自己独立的栈和共享的堆,共享堆,不共享栈,线程亦由操作系统调度(标准线程是的)。

协程和线程一样共享堆,不共享栈,协程由程序员在协程的代码里显示调度

上面的说法不是很好理解,后来发现这篇文章 浅谈coroutine与gevent, 里面对协程的解释是:

用简单的一句话来说Coroutine,就是可以暂时中断,之后再继续执行的程序

事实上Python就有最基础的Coroutine,也就是generator。

下面这个例子,可以看到协程就是一种特殊的并发机制,其调度[就是指什么时候调用什么函数]完全由程序员指定:


3. Gevent适用场景

说到Gevent的适用场景,不得不先理解Gevent的优缺点。按照上面我们的说法,还有那两篇文章的理解,Gevent是通过协程的机制来实现并行,即其并行机制并没有利用到多核CPU的优势,所以很明显了,Gevent的优缺如下:

多进程能够利用多核优势,但是进程间通信比较麻烦,另外,进程数目的增加会使性能下降,进程切换的成本较高。程序流程复杂度相对I/O多路复用要低。

I/O多路复用是在一个进程内部处理多个逻辑流程,不用进行进程切换,性能较高,另外流程间共享信息简单。但是无法利用多核优势,另外,程序流程被事件处理切割成一个个小块,程序比较复杂,难于理解。

线程运行在一个进程内部,由操作系统调度,切换成本较低,另外,他们共享进程的虚拟地址空间,线程间共享信息简单。但是线程安全问题导致线程学习曲线陡峭,而且易出错。

协程有编程语言提供,由程序员控制进行切换,所以没有线程安全问题,可以用来处理状态机,并发请求等。但是无法利用多核优势。

所以,协程的适用场景,应该是一些I/O密集型的并行程序,而对应的计算密集型,应当采用传统的多线程、多进程方案。

4. Gevent In Action

因为Gevent多用于I/O密集型并发程序,而网络请求又是很常见的一种I/O请求,所以在大规模网络并发请求的时候,可以使用Gevent。相信python程序员都应该用过 requests 这个包吧,都应该知道 requests 的作者,kennethreitz,一个货真价实的 python界的大牛。他在写了 requests 的同时,还写了一个包:grequest : gevent + requests ,把requests用gevent包了一下,实现异步的网络请求,下次大家要是有网络方面的并发请求,需要用到gevent的话,就不用重复造轮子了,直接用 grequests 就好了。

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