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什麽是協程

引用官方的說法：

協程是一種用戶態的輕量級線程，協程的調度完全由用戶控制。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，直接操作棧則基本沒有內核切換的開銷，可以不加鎖的訪問全局變量，所以上下文的切換非常快。

與線程相比，協程更輕量。一個Python線程大概占用8M內存，而一個協程只占用1KB不到內存。協程更適用於IO密集型的應用。

在講述協程的實現前，我們有必要先來看一下send方法。

send方法

yield表達式有一個返回值，send方法的作用就是控制這個返回值，send的參數就是yield表達式的返回值。我們來看一下官方文檔上關於send的定義

generate.send(value)：生成器的send(value)方法會將value值“發送”給生成器中的方法。value參數變成當前yield表達式的值。send()方法會返回生成器生成的下一個yield值或者StopIteration異常（如果生成器沒有生成下一個yield值就退出了）。當通過調用send()啟動生成器時，value值必須為None，因為當前還沒有yield表達式可以接收參數。

是不是看暈了？我們來看一個例子

def func():
    while True:
        print("before yield")
        x = yield
        print("after yield:",x)

g = func()
next(g) # 程序運行到yield並停在該處,等待下一個next
g.send(1) # 給yield發送值1,這個值被賦值給了x，並且打印出來,然後繼續下一次循環停在yield處
g.send(2) # 給yield發送值2,這個值被賦值給了x，並且打印出來,然後繼續下一次循環停在yield處
next(g) # 沒有給x賦值，執行print語句，打印出None,繼續循環停在yield處
 

上面的代碼輸出

before yield
after yield: 1
before yield
after yield: 2
before yield
after yield: None
before yield

第一次調用next的時候，程序從函數最開始處運行，打印出

before yield

執行到yield處，停在該處。

接下來，向生成器send(1)。send在這裏起到兩個作用，一個是將參數值賦給yield的返回值，然後該返回值賦給了變量x；一個是繼續程序的執行，直到下一次遇到yield停下來。第二個功能和next類似。其實，next 就相當於 send(None) 。

執行了 send(1) 後，x被賦值給yield的返回值，即send的參數1，並繼續往下執行，打印出了

after yield: 1

繼續執行，回到循環的開始，向下執行，打印出

before yield

再次遇到yield，停在該處，等待下一次send或next的調用。

向生成器send(2)。這裏的步驟和 send(1) 相同，打印出下面兩條後，在yield處停住。

after yield: 2

before yield

執行 next(g)，x被賦值為yield表達式的返回值，也就是None，繼續向下執行，打印出

after yield: None

再次回到循環的開始，向下執行，打印出

before yield

程序運行結束。

現在是不是有點理解send了？

yield和send實現Python協程

我們來用協程實現一個生產者/消費者的例子

import time
def consume():
    r = ‘‘
    while True:
        n = yield r
        if not n:
            return
        print(‘[consumer] consuming %s...‘ % n)
        time.sleep(1)
        r = ‘well received‘

def produce(c):
    next(c)
    n = 0
    while n < 5:
        n = n + 1
        print(‘[producer] producing %s...‘ % n)
        r = c.send(n)
        print(‘[producer] consumer return: %s‘ % r)
    c.close()
    
if __name__==‘__main__‘:

    c = consume()

    produce(c)

運行上面的程序，會輸出

[producer] producing 1...
[consumer] consuming 1...
[producer] consumer return: well received
[producer] producing 2...
[consumer] consuming 2...
[producer] consumer return: well received
[producer] producing 3...
[consumer] consuming 3...
[producer] consumer return: well received
[producer] producing 4...
[consumer] consuming 4...
[producer] consumer return: well received
[producer] producing 5...
[consumer] consuming 5...
[producer] consumer return: well received

produce函數負責生產數據，consume函數負責消費數據。具體執行過程如下：

1. 首先調用consume函數，consume函數的返回是一個生成器，把這個生成器傳入produce函數。
2. produce函數中調用next(c)啟動生成器。
3. 計算 n = n+1 生成數據，一旦生產了數據，調用 c.send(n) 切換到consume執行。
4. consume函數中拿到數據後賦值給n，繼續執行yield後面的語句。
5. consume函數中打印消費的數據，並設置返回值r，又回到循環的開始，通過yield把結果傳回。
6. produce拿到consume返回的值，繼續生產下一個數據。
7. 5個數據生產完畢後，循環結束，通過c.close()關閉consume，結束全過程。

produce和consume函數在一個線程內執行，通過調用send方法和yield互相切換，實現協程的功能。

00.用 yield 實現 Python 協程