Python. 协程asyncio、gevent

1、协程是一种轻量级的并发机制，允许你在单个线程内模拟并发执行多个任务。协程非常适合用于 I/O 密集型任务，如网络请求、文件读写等，在等待 I/O 操作完成时，协程可以继续执行其他任务而不是阻塞。

生成器:
- 协程的基础是生成器（generator）。生成器是一种特殊的迭代器，它可以使用 yield 表达式暂停其执行，并在后续调用 next() 方法时恢复执行。
- 生成器可以使用 yield 表达式返回一个值，并保存当前的状态，以便下次调用时可以从上次暂停的地方继续执行。
异步编程:
- 协程可以用来编写异步代码，这样就可以在等待某些操作（如 I/O 操作）完成时执行其他任务。
- Python 3.5 引入了 asyncio 模块，提供了协程和异步编程的支持。

关键字 async 和 await:

async def 用于定义一个协程函数。

await 用于在协程函数内部等待另一个协程的完成。

import asyncio# 定义一个协程函数
async def task(name, delay):print(f"{name} task starts.")await asyncio.sleep(delay)  # 模拟一个异步操作print(f"{name} task finishes.")async def main():# 创建并启动两个任务task1 = asyncio.create_task(task("Task 1", 2))task2 = asyncio.create_task(task("Task 2", 1))# 等待所有任务完成# await task1# await task2await asyncio.gather(task1, task2)# 运行协程
asyncio.run(main())

2、gevent 是一个 Python 库，它提供了一种轻量级的并发机制，使用 greenlets（绿色线程）来实现协程

gevent 的特点

轻量级:
- gevent 的 greenlets 是轻量级的，可以在单个线程内运行多个 greenlets。
非抢占性调度:
- greenlets 的调度是非抢占式的，这意味着一个 greenlet 只能在遇到 switch 方法时主动让出控制权。
共享内存:
- greenlets 共享相同的内存空间，这意味着它们可以直接访问相同的变量和数据结构。
适合 I/O 密集型任务:
- gevent 非常适合处理 I/O 密集型任务，如网络请求、文件读写等。在等待 I/O 操作完成时，greenlet 可以继续执行其他任务。
异步编程:
- gevent 提供了一种自然的方式来编写异步代码，使得代码更容易理解和维护。
自动猴子补丁:
- gevent 提供了一个“猴子补丁”（monkey patching）功能，可以将 Python 的标准库中的阻塞调用替换为非阻塞的版本。

from gevent import monkey; monkey.patch_all()  # 必须在导入其他库之前执行
import gevent
import requestsdef fetch_url(url):print(f"Fetching {url}...")response = requests.get(url)print(f"Fetched {url}: {len(response.text)} bytes")def main():urls = ["https://www.example.com","https://www.example.org","https://www.example.net"]greenlets = [gevent.spawn(fetch_url, url) for url in urls]gevent.joinall(greenlets)if __name__ == "__main__":start_time = time.time()main()end_time = time.time()print(f"Total time taken: {end_time - start_time:.2f} seconds")

代码解释

Monkey Patching:
- monkey.patch_all() 用于自动将标准库中的阻塞调用替换为 gevent 的非阻塞版本。这是为了让 gevent 能够接管标准库中的网络请求等 I/O 操作。
定义 greenlet 函数:
- fetch_url 函数接受一个 URL 参数，并使用 requests.get() 发送网络请求。
创建并启动 greenlets:
- 使用 gevent.spawn() 来创建并启动 greenlets。
- gevent.joinall() 用于等待所有 greenlets 完成。
性能测量:
- 使用 time.time() 来记录开始和结束时间，计算总的执行时间。

gevent 与 asyncio 的区别

实现方式:
- gevent 由 gevent 库提供支持，使用 gevent.greenlet.Greenlet 类。
- asyncio 是 Python 3.5+ 中的原生特性，使用 async/await 关键字。
调度方式:
- gevent 的调度是由 gevent 库控制的。
- asyncio 的调度是由 Python 的异步运行时（如 asyncio）控制的。
异步支持:
- gevent 需要使用 monkey patching 来使标准库中的 I/O 操作变为非阻塞。
- asyncio 通常与 asyncio 一起使用，提供了一套完整的异步编程模型