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學(xué)無(wú)先后，達(dá)者為師

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Python3.10?Generator生成器Coroutine原生協(xié)程詳解_python

作者：劉悅的技術(shù)博客 ? 更新時(shí)間： 2023-02-03 編程語(yǔ)言

引言

普遍意義上講，生成器是一種特殊的迭代器，它可以在執(zhí)行過(guò)程中暫停并在恢復(fù)執(zhí)行時(shí)保留它的狀態(tài)。而協(xié)程，則可以讓一個(gè)函數(shù)在執(zhí)行過(guò)程中暫停并在恢復(fù)執(zhí)行時(shí)保留它的狀態(tài)，在Python3.10中，原生協(xié)程的實(shí)現(xiàn)手段，就是生成器，或者說(shuō)的更具體一些：協(xié)程就是一種特殊的生成器，而生成器，就是協(xié)程的入門(mén)心法。

協(xié)程底層實(shí)現(xiàn)

我們知道，Python3.10中可以使用async和await關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)原生協(xié)程函數(shù)的定義和調(diào)度，但其實(shí)，我們也可以利用生成器達(dá)到協(xié)程的效果，生成器函數(shù)和普通函數(shù)的區(qū)別在于，生成器函數(shù)使用 yield 語(yǔ)句來(lái)暫停執(zhí)行并返回結(jié)果。例如，下面是一個(gè)使用生成器函數(shù)實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單協(xié)程：

def my_coroutine():  
    while True:  
        x = yield  
        print(x)  
# 使用生成器函數(shù)創(chuàng)建協(xié)程  
coroutine = my_coroutine()  
# 啟動(dòng)協(xié)程  
next(coroutine)  
# 在協(xié)程中傳入數(shù)據(jù)  
coroutine.send(1)  
coroutine.send(2)  
coroutine.send(3)

程序返回：

? ?mydemo git:(master) ? /opt/homebrew/bin/python3.10 "/Users/liuyue/wodfan/work/mydemo/src/test.py" ?
1 ?
2 ?
3

在上面的代碼中，生成器函數(shù) my_coroutine 使用了一個(gè)無(wú)限循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)程的邏輯。每當(dāng)調(diào)用 send 方法時(shí)，協(xié)程就會(huì)從 yield 語(yǔ)句處恢復(fù)執(zhí)行，并將傳入的參數(shù)賦值給變量 x。

如此，就完成了協(xié)程執(zhí)行-》阻塞-》切換-》回調(diào)的工作流模式。

當(dāng)然，作為事件循環(huán)機(jī)制，協(xié)程服務(wù)啟動(dòng)可能無(wú)限期地運(yùn)行，要關(guān)閉協(xié)程服務(wù)，可以使用生成器的close()方法。當(dāng)一個(gè)協(xié)程被關(guān)閉時(shí)，它會(huì)生成GeneratorExit異常，該異常可以用生成器的方式進(jìn)行捕獲：

def my_coroutine():  
    try :  
        while True:  
            x = yield  
            print(x)  
    except GeneratorExit:  
            print("協(xié)程關(guān)閉")  
# 使用生成器函數(shù)創(chuàng)建協(xié)程  
coroutine = my_coroutine()  
# 啟動(dòng)協(xié)程  
next(coroutine)  
# 在協(xié)程中傳入數(shù)據(jù)  
coroutine.send(1)  
coroutine.send(2)  
coroutine.send(3)  
coroutine.close()

程序返回：

? ?mydemo git:(master) ? /opt/homebrew/bin/python3.10 "/Users/liuyue/wodfan/work/mydemo/src/test.py" ?
1 ?
2 ?
3 ?
協(xié)程關(guān)閉

業(yè)務(wù)場(chǎng)景

在實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，我們也可以使用生成器來(lái)模擬協(xié)程流程，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的IO流操作中，假設(shè)我們需要從本地往服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)，首先建立鏈接對(duì)象：

class Connection:  
    def __init__(self, addr):  
        self.addr = addr  
    def transmit(self, data):  
        print(f"X: {data[0]}, Y: {data[1]} sent to {self.addr}")

隨后建立生成器函數(shù)：

def send_to_server(conn):  
    while True:  
        try:  
            raw_data = yield  
            raw_data = raw_data.split(' ')  
            coords = (float(raw_data[0]), float(raw_data[1]))  
            conn.transmit(coords)  
        except ConnectionError:  
            print("鏈接丟失，進(jìn)行回調(diào)")  
            conn = Connection("重新連接v3u.cn")

利用生成器調(diào)用鏈接類(lèi)的transmit方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的模擬傳輸，如果鏈接斷開(kāi)，則會(huì)觸發(fā)回調(diào)重新連接，執(zhí)行邏輯：

if __name__ == '__main__':  
    conn = Connection("v3u.cn")  
    sender = send_to_server(conn)  
    sender.send(None)  
    for i in range(1, 6):  
        sender.send(f"{100/i} {200/i}")  
    # 模擬鏈接斷開(kāi)  
    conn.addr = None  
    sender.throw(ConnectionError)   
    for i in range(1, 6):  
        sender.send(f"{100/i} {200/i}")

程序返回：

X: 100.0, Y: 200.0 sent to v3u.cn  
X: 50.0, Y: 100.0 sent to v3u.cn  
X: 33.333333333333336, Y: 66.66666666666667 sent to v3u.cn  
X: 25.0, Y: 50.0 sent to v3u.cn  
X: 20.0, Y: 40.0 sent to v3u.cn  
鏈接丟失，進(jìn)行回調(diào)  
X: 100.0, Y: 200.0 sent to 重新連接v3u.cn  
X: 50.0, Y: 100.0 sent to 重新連接v3u.cn  
X: 33.333333333333336, Y: 66.66666666666667 sent to 重新連接v3u.cn  
X: 25.0, Y: 50.0 sent to 重新連接v3u.cn  
X: 20.0, Y: 40.0 sent to 重新連接v3u.cn

如此，我們就可以利用生成器的“狀態(tài)保留”機(jī)制來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)鏈接突然斷開(kāi)的回調(diào)補(bǔ)救措施了。

所以說(shuō)，協(xié)程就是一種特殊的生成器：

async def test():  
    pass  
print(type(test()))

您猜怎么著？

<class 'coroutine'>

結(jié)語(yǔ)

誠(chéng)然，生成器和協(xié)程也并非完全是一個(gè)概念，與生成器不同的是，協(xié)程可以被另一個(gè)函數(shù)（稱(chēng)為調(diào)用方）恢復(fù)執(zhí)行，而不是只能由生成器本身恢復(fù)執(zhí)行。這使得協(xié)程可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制流，因?yàn)樗鼈兛梢栽趫?zhí)行時(shí)暫停并在任意時(shí)刻恢復(fù)執(zhí)行。

原文鏈接：https://juejin.cn/post/7181766056719941690

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