Python协程

概念

一般认为协程是轻量级的线程，协程占用的资源以及协程之间切换的开销要远小于线程。

c风格的函数只有固定的调用入口，不能随意跳进函数的某一行执行。操作系统的线程调度可以暂停与恢复进程的调用栈，但这是系统层面的支持，而并非语言层面的支持。

一个语言要支持协程，必要做的就是在语言层面上支持函数重入。至于要不要实现协程调度器，倒是无所谓，大不了让用户自己实现都可以。

实现

python2的协程是指第三方实现的协程库，典型的如gevent。实现原理是创建协程的时候给它一个自己的c栈和python栈，如此一来，就可以像操作系统一样保存和恢复栈空间，以此达到切换的效果。

还有一种是使用generator机制模拟出来的协程。首先，generator的机制是:

def func():
	yield 1
	yield 2
co = func()
next(co)
next(co)

上述代码会输出:

1
2

也就是说generator其实是python支持的一种函数重入机制，所以你大可以自己控制重入的时机以达到协程的效果，例如假设上面的代码在输出1之后需要等待一段时间后再输出2，那你可以在输出1之后把co存起来，等到超时后再去调用next(co)。

python3在此基础上加入了async/await关键字，再加上asyncio库，让整个协程的概念更清晰了一些，例子:

import asyncio
import time

async def say_after(delay, what):
    await asyncio.sleep(delay)
    print(what)

async def main():
    print(f"started at {time.strftime('%X')}")

    await say_after(1, 'hello')
    await say_after(2, 'world')

    print(f"finished at {time.strftime('%X')}")

asyncio.run(main())

这么一看，yield呢？答案是藏在了asyncio.sleep里。

c#协程的区别

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var html = GetResult();

        Console.WriteLine("稍等... 正在下载 cnblogs -> html \r\n");

        var content = html.Result;

        Console.WriteLine(content);
    }

    static async Task<string> GetResult()
    {
        var client = new WebClient();

        var content = await client.DownloadStringTaskAsync(new Uri("http://cnblogs.com"));

        return content;
    }
}

上面c#的这个例子是抄的，出处已经不记得了。与python最大的区别是，没看到类似asyncio.run的调用。

python那个asynio.run自然是在运行协程的调度循环，当一个协程被挂起，就去运行其他协程。c#没有看到这东西，很大原因是它其实并没有真正的协程，而是用多线程来提供了这个协程模式。

C# uses a thread pool-based concurrency model where tasks are executed on worker threads from a shared pool of threads. Python's asyncio module uses an event loop-based concurrency model where coroutines are scheduled on a single thread in response to I/O events.

而线程只能由操作系统来调度，线程之间如果存在依赖关系的话则是通过信号量之类的来同步。也就是说，c#的协程模式需要关注多线程编程里常见的问题，例如race condition。以上面的例子为例，当await完成的时候，会继续执行async函数剩下的部分，但这时候并不是在主线程执行的，所以要注意与主线程之间有没有竞争关系。甚至说主线程在await完成前又调用了其他async函数，那相当于又多了一个线程，竞争关系可想而知。

但从另一方面来说，python这个asyncio.run有时也让人难受，毕竟你不一定想用asynicio，也不会想用它的循环，例如网络游戏，你一定会用自己的主循环。