2020-08-20:GO语言中的协程与Python中的协程的区别?

Python019

2020-08-20:GO语言中的协程与Python中的协程的区别?,第1张

福哥答案2020-08-20:

1.golang的协程是基于gpm机制,是可以多核多线程的。Python的协程是eventloop模型(IO多路复用技术)实现,协程是严格的 1:N 关系,也就是一个线程对应了多个协程。虽然可以实现异步I/O,但是不能有效利用多核(GIL)。

2.golang用go func。python用import asyncio,async/await表达式。

评论

协程,又称微线程,纤程。英文名 Coroutine 。Python对协程的支持是通过 generator 实现的。在generator中,我们不但可以通过for循环来迭代,还可以不断调用 next()函数 获取由 yield 语句返回的下一个值。但是Python的yield不但可以返回一个值,它还可以接收调用者发出的参数。yield其实是终端当前的函数,返回给调用方。python3中使用yield来实现range,节省内存,提高性能,懒加载的模式。

asyncio是Python 3.4 版本引入的 标准库 ,直接内置了对异步IO的支持。

从Python 3.5 开始引入了新的语法 async 和 await ,用来简化yield的语法:

import asyncio

import threading

async def compute(x, y):

    print("Compute %s + %s ..." % (x, y))

    print(threading.current_thread().name)

    await asyncio.sleep(x + y)

    return x + y

async def print_sum(x, y):

    result = await compute(x, y)

    print("%s + %s = %s" % (x, y, result))

    print(threading.current_thread().name)

if __name__ == "__main__":

    loop = asyncio.get_event_loop()

    tasks = [print_sum(1, 2), print_sum(3, 4)]

    loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

    loop.close()

线程是内核进行抢占式的调度的,这样就确保了每个线程都有执行的机会。而 coroutine 运行在同一个线程中,由语言的运行时中的 EventLoop(事件循环) 来进行调度。和大多数语言一样,在 Python 中,协程的调度是非抢占式的,也就是说一个协程必须主动让出执行机会,其他协程才有机会运行。

让出执行的关键字就是 await。也就是说一个协程如果阻塞了,持续不让出 CPU,那么整个线程就卡住了,没有任何并发。

PS: 作为服务端,event loop最核心的就是IO多路复用技术,所有来自客户端的请求都由IO多路复用函数来处理作为客户端,event loop的核心在于利用Future对象延迟执行,并使用send函数激发协程,挂起,等待服务端处理完成返回后再调用CallBack函数继续下面的流程

Go语言的协程是 语言本身特性 ,erlang和golang都是采用了CSP(Communicating Sequential Processes)模式(Python中的协程是eventloop模型),但是erlang是基于进程的消息通信,go是基于goroutine和channel的通信。

Python和Go都引入了消息调度系统模型,来避免锁的影响和进程/线程开销大的问题。

协程从本质上来说是一种用户态的线程,不需要系统来执行抢占式调度,而是在语言层面实现线程的调度 。因为协程 不再使用共享内存/数据 ,而是使用 通信 来共享内存/锁,因为在一个超级大系统里具有无数的锁,共享变量等等会使得整个系统变得无比的臃肿,而通过消息机制来交流,可以使得每个并发的单元都成为一个独立的个体,拥有自己的变量,单元之间变量并不共享,对于单元的输入输出只有消息。开发者只需要关心在一个并发单元的输入与输出的影响,而不需要再考虑类似于修改共享内存/数据对其它程序的影响。

解决函数回调经历了几个阶段, Promise 对象, Generator 函数到async函数。async函数目前是解决函数回调的最佳方案。很多语言目前都实现了async,包括Python ,java spring,go等。

async 函数返回一个 Promise 对象,当函数执行的时候,一旦遇到 await 就会先返回,等到触发的异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。

async /await 需要在function外部书写async,在内部需要等待执行的函数前书写await即可

理解async函数需要先理解Generator函数,因为async函数是Generator函数的语法糖。

Generator是ES6标准引入的新的数据类型。Generator可以理解为一个状态机,内部封装了很多状态,同时返回一个迭代器Iterator对象。可以通过这个迭代器遍历相关的值及状态。

Generator的显著特点是可以多次返回,每次的返回值作为迭代器的一部分保存下来,可以被我们显式调用。

一般的函数使用function声明,return作为回调(没有遇到return,在结尾调用return undefined),只可以回调一次。而Generator函数使用function*定义,除了return,还使用yield返回多次。

在chrome浏览器中这个例子里,我们可以看到,在执行foo函数后返回了一个

Generator函数的实例。它具有状态值suspended和closed,suspended代表暂停,closed则为结束。但是这个状态是无法捕获的,我们只能通过Generator函数的提供的方法获取当前的状态。

在执行next方法后,顺序执行了yield的返回值。返回值有value和done两个状态。value为返回值,可以是任意类型。done的状态为false和true,true即为执行完毕。在执行完毕后再次调用返回{value: undefined, done: true}

注意:在遇到return的时候,所有剩下的yield不再执行,直接返回{ value: undefined, done: true }

Generator函数提供了3个方法,next/return/throw

next方式是按步执行,每次返回一个值,同时也可以每次传入新的值作为计算

return则直接跳过所有步骤,直接返回 {value: undefined, done: true}

throw则根据函数中书写try catch返回catch中的内容,如果没有写try,则直接抛出异常

这里可以看到在执行throw之前,顺序的执行了状态,但是在遇到throw的时候,则直接走进catche并改变了状态。

这里还要注意一下,因为状态机是根据执行状态的步骤而执行,所以如果执行thow的时候,没有遇到try catch则会直接抛错

以下面两个为例

这个例子与之前的执行状态一样,因为在执行到throw的时候,已经执行到try语句,所以可以执行,而下面的例子则不一样

执行throw的时候,还没有进入到try语句,所以直接抛错,抛出undefined为throw未传参数,如果传入参数则显示为传入的参数。此状态与未写try的抛错状态一致。

遍历

Generator函数的返回值是一个带有状态的Generator实例。它可以被for of 调用,进行遍历,且只可被for of 调用。此时将返回他的所有状态

调用for of方法后,在后台调用next(),当done属性为true的时候,循环退出。因此Generator函数的实例将顺序执行一遍,再次调用时,状态为已完成

状态的存储和改变

Generator函数中yield返回的值是可以被变量存储和改变的。

以上的执行结果中,我们可以看到,在第二步的时候,我们传入2这个参数,foo函数中的a的变量的值0被替换为2,并且在第4次迭代的时候,返回的是2。而第三次迭代的时候,传入的3参数,替换了b的值4,并在第5次迭代的时候返回了3。所以传入的参数,是替代上一次迭代的生成值。

yield 委托*

在Generator函数中,我们有时需要将多个迭代器的值合在一起,我们可以使用yield *的形式,将执行委托给另外一个Generator函数

foo在执行的时候,首先委托给了foo1,等foo1执行完毕,再委托给foo2。但是我们发现,”foo1 end” 这一句并没有输出。

在整个Generator中,return只能有一次,在委托的时候,所有的yield*都是以函数表达式的形式出现。return的值是表达式的结果,在委托结束之前其内部都是暂停的,等待到表达式的结果的时候,将结果直接返回给foo。此时foo内部没有接收的变量,所以未打印。

如果我们希望捕获这个值,可以使用yield *foo()的方式进行获取。

如上,我们掌握了Generator函数的使用方法。async/await语法糖就是使用Generator函数+自动执行器来运作的。 我们可以参考以下例子

在执行的过程中,判断一个函数的promise是否完成,如果已经完成,将结果传入下一个函数,继续重复此步骤。

async/await非常好理解,基本理解了Generator函数之后,几句话就可以描述清楚。这里没有过多的继续阐述Generator函数的内部执行逻辑及原理,如果有对此有深入理解的童鞋,欢迎补充说明。