协程 & asyncio & 异步

1. 协程 (coroutine)

协程不是计算机提供，而是程序员人为创造。

协程（coroutine），也可以被称为微线程，是一种用户态内的上下文切换技术。简而言之，其实就是通过一个线程实现代码块互相切换运行。例如：

def func1():
    print(1)
    ...
    print(2)
    
def func2():
    print(3)
    ...
    print(4)
    
func1()
func2()

实现协程有这么几种方法：

• greenlet，早期模块。
• yield 关键字。
• asyncio 装饰器（python 3.4）
• async、await 关键字（python 3.5）

1.1 greenlet 实现协程

pip3 install greenlet

from greenlet import greenlet

def func1():
    print(1)  # 第 2 步：输出 1
    gr2.switch()  # 第 3 步：切换到 func2 函数
    print(2)  # 第 6 步：输出 2
    gr2.switch()  # 第 7 步 切换到 func2 函数，从上一次执行的位置继续向后执行
    
def func2():
    print(3)  # 第 4 步：输出 3
    gr1.switch()  # 第 5 步：切换到 func1 函数，从上一次执行的位置继续向后执行
    print(4)  # 第 8 步：输出 4
    
gr1 = greenlet(func1)
gr2 = greenlet(func2)
gr1.switch()  # 第 1 步：去执行 func1 函数

1.2 yield 关键字

def func1():
    yield 1
    yield from func2()
    yield 2
    
def func2():
    yield 3
    yield 4
    
f1 = func1()
for item in f1:
    print(item)

伪实现，仅能实现协程的功能。

1.3 asyncio

在 python 3.4 及之后的版本。

import asyncio

@asyncio.coroutine
def func1():
    print(1)
    yield from asyncio.sleep(2)  # 遇到 IO 耗时操作，自动化切换到 tasks 中其它任务
    print(2)
    
@asyncio.coroutine
def func2():
    print(3)
    yield from asyncio.sleep(2)  # 遇到 IO 耗时操作，自动化切换到 tasks 中其它任务
    print(4)
    
tasks = [
    asyncio.ensure_future(func1())
    asyncio.ensure_future(func2())
]

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

注意：遇到 IO 阻塞自动切换。

1.4 aynsc & await 关键字

在 python 3.5 及之后的版本。

import asyncio

async def func1():
    print(1)
    # 网络 IO 请求：下载一张图片
    await asyncio.sleep(2)  # 遇到 IO 耗时操作，自动化切换到 tasks 中的其它任务。
    print(2)
    
async def func2():
    print(3)
        # 网络 IO 请求：下载一张图片
    await asyncio.sleep(2)  # 遇到 IO 耗时操作，自动化切换到 tasks 中的其它任务。
    print(4)
    
tasks = [
    asyncio.ensure_future(func1())
    asyncio.ensure_future(func2())
]

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))    

2. 协程的意义

在一个线程中如果遇到 IO 等待时间，线程不会傻等，而是利用空闲时间再去干点其它事情。

案例：下载三张图片（网络 IO）：

• 普通方式（同步）

  pip3 install requests
  

  import requests
  
  def download_image(url):
      print("开始下载:", url)
      response = requests.get(url)
      print("下载完成")
  
      file_name = url.rsplit("_")[-1]
      with open(file_name, mode="wb") as file_object:
          file_object.write(response.content)
  
  url_list = [ "https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M02/35/A9/120x90_0_autohomecar__ChsEe12AXQ6AOOH_AAFocMs8nzU621.jpg",
              "https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g30/M01/3C/E2/120x90_0_autohomecar__ChcCSV2BBICAUntfAADjJFd6800429.jpg",
              "https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M0B/3C/65/120x90_0_autohomecar__ChcCP12BFCmAIO83AAGq7vk0sGY913.jpg", 
  ]
  
  for item in url_list:
      download_image(item)
  

• 协程方式（异步）

  pip3 install aiohttp
  

  import aiohttp
  import asyncio
  
  async def fetch(session, url):
      print("发送请求:", url)
      async with session.get(url, verify_ssl=False) as response:
          content = await response.content.read()
          file_name = url.rsplit("_")[-1]
          with open(file_name, mode="wb") as file_object:
              file_object.write(content)
              
  async def main():
      async with aiohttp.ClientSession() as session:
          url_list = [ "https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M02/35/A9/120x90_0_autohomecar__ChsEe12AXQ6AOOH_AAFocMs8nzU621.jpg",
              "https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g30/M01/3C/E2/120x90_0_autohomecar__ChcCSV2BBICAUntfAADjJFd6800429.jpg",
              &qu