一、協程

1.1 協程的概念

協程，又稱微線程，纖程。英文名Coroutine。一句話說明什么是線程：協程是一種用戶態的輕量級線程。（其實并沒有說明白~）那么這么來理解協程比較容易：

線程是系統級別的，它們是由操作系統調度；協程是程序級別的，由程序員根據需要自己調度。我們把一個線程中的一個個函數叫做子程序，那么子程序在執行過程中可以中斷去執行別的子程序；別的子程序也可以中斷回來繼續執行之前的子程序，這就是協程。也就是說同一線程下的一段代碼執行著執行著就可以中斷，然后跳去執行另一段代碼，當再次回來執行代碼塊的時候，接著從之前中斷的地方開始執行。

比較專業的理解是：協程擁有自己的寄存器上下文和棧。協程調度切換時，將寄存器上下文和棧保存到其他地方，在切回來的時候，恢復先前保存的寄存器上下文和棧。因此：協程能保留上一次調用時的狀態（即所有局部狀態的一個特定組合），每次過程重入時，就相當于進入上一次調用的狀態，換種說法：進入上一次離開時所處邏輯流的位置。

1.2 協程的優缺點

協程的優點：（1）無需線程上下文切換的開銷，協程避免了無意義的調度，由此可以提高性能（但也因此，程序員必須自己承擔調度的責任，同時，協程也失去了標準線程使用多CPU的能力）（2）無需原子操作鎖定及同步的開銷（3）方便切換控制流，簡化編程模型（4）高并發+高擴展性+低成本：一個CPU支持上萬的協程都不是問題。所以很適合用于高并發處理。

協程的缺點：（1）無法利用多核資源：協程的本質是個單線程,它不能同時將 單個CPU 的多個核用上,協程需要和進程配合才能運行在多CPU上.當然我們日常所編寫的絕大部分應用都沒有這個必要，除非是cpu密集型應用。（2）進行阻塞（Blocking）操作（如IO時）會阻塞掉整個程序

二、Python中如何實現協程

2.1 yield實現協程

前文所述“子程序（函數）在執行過程中可以中斷去執行別的子程序；別的子程序也可以中斷回來繼續執行之前的子程序”，那么很容易想到Python的yield，顯然yield是可以實現這種切換的。

def eater(name): print("%s eat food" %name) while True: food = yield print("done")g = eater("gangdan")print(g)

執行結果：

由執行結果可以證明g現在就是生成器函數

2.2 協程函數賦值過程

用的是yield的表達式形式，要先運行next()，讓函數初始化并停在yield，然后再send() ，send會在觸發下一次代碼的執行時，給yield賦值

next()和send() 都是讓函數在上次暫停的位置繼續運行：

def creater(name): print('%s start to eat food' %name) food_list = [] while True: food = yield food_list print('%s get %s ,to start eat' %(name,food)) food_list.append(food)# 獲取生成器builder = creater('tom')# 現在是運行函數，讓函數初始化next(builder)print(builder.send('包子'))print(builder.send('骨頭'))print(builder.send('菜湯'))

運行結果：

tom start to eat foodtom get 包子 ,to start eat['包子']tom get 骨頭 ,to start eat['包子', '骨頭']tom get 菜湯 ,to start eat['包子', '骨頭', '菜湯']

需要注意的是每次都需要先運行next()函數，讓程序停留在yield位置。

如果有多個這樣的函數都需要執行next()函數，讓程序停留在yield位置。為了防止忘記初始化next操作，需要用到裝飾器來解決此問題。

def init(func): def wrapper(*args,**kwargs): builder = func(*args,**kwargs) next(builder) # 這個地方是關鍵可以使用builder.send("None")，第一次必須傳入None。 return builder return wrapper@initdef creater(name): print('%s start to eat food' %name) food_list = [] while True: food = yield food_list print('%s get %s ,to start eat' %(name,food)) food_list.append(food)# 獲取生成器builder = creater("tom")# 現在是直接運行函數，無須再函數初始化print(builder.send('包子'))print(builder.send('骨頭'))print(builder.send('菜湯'))

執行結果：

tom start to eat foodtom get 包子 ,to start eat['包子']tom get 骨頭 ,to start eat['包子', '骨頭']tom get 菜湯 ,to start eat['包子', '骨頭', '菜湯']

2.3 協程函數簡單應用

請給Tom投喂食物：

def init(func): def wrapper(*args,**kwargs): builder = func(*args,**kwargs) next(builder) return builder return wrapper@initdef creater(name): print('%s start to eat food' %name) food_list = [] while True: food = yield food_list print('%s get %s ,to start eat' %(name,food)) food_list.append(food)def food(): builder = creater("Tom") while True: food = input("請給Tom投喂食物：").strip() if food == "q": print("投喂結束") return 0 else: builder.send(food)if __name__ == '__main__': food()

執行結果：

Tom start to eat food請給Tom投喂食物：骨頭Tom get 骨頭 ,to start eat請給Tom投喂食物：菜湯Tom get 菜湯 ,to start eat請給Tom投喂食物：q投喂結束

2.4 協程函數的應用

實現linux中"grep -rl error <目錄>"命令，過濾一個文件下的子文件、字文件夾的內容中的相應的內容的功能程序。

首先了解一個OS模塊中的walk方法,能夠把參數中的路徑下的文件夾打開并返回一個元組。

>>> import os # 導入模塊>>> os.walk(r"E:Pythonscript") #使用r 是讓字符串中的符號沒有特殊意義，針對的是轉義>>> g = os.walk(r"E:Pythonscript")>>> next(g)('E:\Python\script', ['.idea', '函數'], [])

返回的是一個元組，第一個元素是文件的路徑，第二個是文件夾，第三個是該路徑下的文件。

這里需要用到一個寫程序的思想：面向過程編程。

三、面向過程編程

面向過程：核心是過程二字，過程及即解決問題的步驟，基于面向過程設計程序就是一條工業流水線，是一種機械式的思維方式。流水線式的編程思想，在設計程序時，需要把整個流程設計出來。

優點：1：體系結構更加清晰2：簡化程序的復雜度

缺點：可擴展性極其的差，所以說面向過程的應用場景是：不需要經常變化的軟件，如：linux內核，httpd，git等軟件下面就根據面向過程的思想完成協程函數應用中的功能。

目錄結構：

test├── aa│ ├── bb1│ │ └── file2.txt│ └── bb2│ └── file3.txt└─ file1.txt文件內容：file1.txt：error123file2.txt：123file3.txt：123error

程序流程：第一階段：找到所有文件的絕對路徑第二階段：打開文件第三階段：循環讀取每一行第四階段：過濾“error”第五階段：打印該行屬于的文件名第一階段：找到所有文件的絕對路徑

g是一個生成器，就能夠用next()執行，每次next就是運行一次，這里的運行結果是依次打開文件的路徑：

>>> import os>>> g = os.walk(r"E:Pythonscript函數 est")>>> next(g)('E:\Python\script\函數\test', ['aa'], [])>>> next(g)('E:\Python\script\函數\test\aa', ['bb1', 'bb2'], ['file1.txt'])>>> next(g)('E:\Python\script\函數\test\aa\bb1', [], ['file2.txt'])>>> next(g)('E:\Python\script\函數\test\aa\bb2', [], ['file3.txt'])>>> next(g)Traceback (most recent call last): File "", line 1, in StopIteration

我們在打開文件的時候需要找到文件的絕對路徑，現在可以通過字符串拼接的方法把第一部分和第三部分進行拼接。

用循環打開：

import osdir_g = os.walk(r"E:Pythonscript函數 est")for dir_path in dir_g: print(dir_path)

結果：

('E:\Python\script\函數\test', ['aa'], [])('E:\Python\script\函數\test\aa', ['bb1', 'bb2'], ['file1.txt'])('E:\Python\script\函數\test\aa\bb1', [], ['file2.txt'])('E:\Python\script\函數\test\aa\bb2', [], ['file3.txt'])

將查詢出來的文件和路徑進行拼接，拼接成絕對路徑

import osdir_g = os.walk(r"E:Pythonscript函數 est")for dir_path in dir_g: for file in dir_path[2]: file = "%s\%s" %(dir_path[0],file) print(file)

執行結果：

E:Pythonscript函數testaaile1.txtE:Pythonscript函數testaab1ile2.txtE:Pythonscript函數testaab2ile3.txt

用函數實現:

import osdef search(): while True: dir_name = yield dir_g = os.walk(dir_name) for dir_path in dir_g: for file in dir_path[2]: file = "%s\%s" %(dir_path[0],file) print(file)g = search()next(g)g.send(r"E:Pythonscript函數 est")

為了把結果返回給下一流程

@init # 初始化生成器def search(target): while True: dir_name = yield dir_g = os.walk(dir_name) for pardir,_,files in dir_g: for file in files: abspath = r"%s%s" %(pardir,file) target.send(abspath)

第二階段：打開文件

@initdef opener(target): while True: abspath=yield with open(abspath,'rb') as f: target.send((abspath,f))

第三階段：循環讀出每一行內容

@initdef cat(target): while True: abspath,f=yield #(abspath,f) for line in f: res=target.send((abspath,line)) if res:break

第四階段：過濾

@initdef grep(pattern,target): tag=False while True: abspath,line=yield tag tag=False if pattern in line: target.send(abspath) tag=True

第五階段：打印該行屬于的文件名

@initdef printer(): while True: abspath=yield print(abspath)g = search(opener(cat(grep('error'.encode('utf-8'), printer()))))g.send(r'E:Pythonscript函數 est')

執行結果：

E:Pythonscript函數testaaile1.txtE:Pythonscript函數testaab2ile3.txt