Python协程操作之gevent(yield阻塞，greenlet)，协程实现多任务(有规律的交替协作执行)用法详解

这篇攻略将详细讲解Python协程操作之gevent的用法，包括yield阻塞和greenlet等技术。通过gevent可以实现协程的多任务操作，以及有规律的交替协作执行。下面将从以下几个方面进行介绍：

1. 什么是协程
2. Python中的协程
3. gevent的安装和使用
4. yield阻塞和greenlet技术
5. 协程实现多任务操作的示例

什么是协程

协程是一种用户态的轻量级线程，它可以在单个线程中实现任务的切换与并发执行，因此它具有如下特点：
- 占用资源少，任务切换快，效率高
- 与线程和进程相比，协程的上下文切换不需要保存和恢复多个线程的堆栈信息，只需保存和恢复协程的堆栈信息，因此协程的效率更高，资源消耗更少。
- 可以支持非抢占式的调度，即一个协程可以在执行过程中主动让出 CPU 时间，并且保存当前运行的状态，然后返回到调用者执行的位置。

Python中的协程

Python语言内置支持协程语法，即通过关键字yield实现协程。在Python3.5中，引入了关键字async和await，使得协程语法更加简洁易读。使用协程可以轻松地实现异步编程和并发处理任务。

gevent的安装和使用

gevent是Python的第三方库，可以实现基于协程的并发编程。gevent的安装和使用如下：
1. 安装gevent库：pip install gevent
2. 在需要使用gevent的地方，引入gevent库：import gevent

yield阻塞和greenlet技术

yield是Python语言中的关键字之一，用于生成器函数中，它可以将一个函数分为多个部分执行。当函数执行到yield关键字时，函数会停止执行，并将yield后面的值返回给函数的调用者。调用者可以使用send方法将值传递给yield的位置继续执行。下面是一个使用yield实现的协程的示例：

def my_coroutine():
    while True:
        value = yield
        print(value)

co = my_coroutine()
next(co)
co.send('Hello')
co.send('World')

上面的代码定义了一个名为my_coroutine的生成器函数，该函数中包含一个while循环和一个yield关键字。在使用该函数前，需要首先调用next方法启动生成器。调用co.send('Hello')时，程序会输出Hello，调用co.send('World')时，程序会输出World。每次调用send方法，程序会执行到yield后面的语句，直至下一次被调用。

greenlet是gevent库中的一个类，它也可以实现协程的特性。与yield不同的是，greenlet是通过手动控制协程的切换来实现的。使用greenlet是需要注意的一点是，开发者需要手动控制协程的切换，否则程序可能会陷入死循环。 下面是一个使用greenlet实现的协程的示例：

import greenlet

def my_coroutine():
    while True:
        value = gr2.switch()
        print(value)

def other_coroutine():
    while True:
        gr1.switch('Hello')
        gr1.switch('World')

gr1 = greenlet.greenlet(my_coroutine)
gr2 = greenlet.greenlet(other_coroutine)
gr1.switch()

上面的代码定义了两个生成器函数my_coroutine和other_coroutine，并且通过greenlet在两个函数中实现了协程的交替执行。变量gr1和gr2是greenlet对象，代码中的gr1.switch()将CPU控制权转移到gr1对象中。当执行到gr2.switch()时，则将CPU控制权转移到gr2对象中。因此这两个函数将会交替执行直到被终止。

协程实现多任务操作的示例

协程可以实现多个任务同时执行，下面是一个示例用法：

import gevent
import time

def task1():
    for i in range(5):
        print('task1 is running')
        time.sleep(0.5)

def task2():
    for i in range(5):
        print('task2 is running')
        time.sleep(0.5)

gevent.joinall([
    gevent.spawn(task1),
    gevent.spawn(task2)
])

上面的代码定义了两个任务函数task1和task2，通过gevent.spawn方法将这两个任务放入协程中执行。gevent.joinall方法则将任务加入到事件队列中，并且会等待所有任务完成后再退出程序。因此这两个任务将会交替执行，输出结果如下：

task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running

除了通过gevent.spawn方法将任务放入协程中执行外，还可以在任务内部使用gevent.sleep方法暂停当前执行的任务，让其他任务有机会继续执行。下面是一个示例用法：

import gevent
import time

def task1():
    for i in range(5):
        print('task1 is running')
        gevent.sleep(0.5)

def task2():
    for i in range(5):
        print('task2 is running')
        gevent.sleep(0.5)

gevent.joinall([
    gevent.spawn(task1),
    gevent.spawn(task2)
])

上面的代码将time.sleep方法替换为了gevent.sleep方法，这样在执行任务时，每次暂停等待时都会让其他任务有机会继续执行。因此这两个任务将会交替执行，输出结果如下：

task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running
task1 is running
task2 is running

以上便是Python协程操作之gevent的用法介绍，通过上面的示例可以更好地理解协程的交替协作执行过程。在使用协程时需要注意资源占用问题及手动控制协程的切换。