08-27-周三_17-09-29

Python/Python并发编程/协程.md

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+# 协程
+
+协程（Coroutine）是用户态的轻量级线程，由程序自身控制调度，通过协作式多任务实现并发。它能在单线程内挂起和恢复执行，无需操作系统介入，切换开销极小，尤其适合 ​​I/O 密集型任务​​（如网络请求、文件读写）。
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+**与线程/进程对比**：
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+- ​**​资源消耗**​​：协程内存占用更低（共享进程内存），线程需独立栈空间，进程资源消耗最大
+- ​**​切换开销​**​：协程切换在用户态完成，速度极快；线程/进程切换依赖操作系统，开销较大
+- **适用场景**​​：协程适合高并发 I/O 操作；线程适合 CPU 密集型任务；进程适合多核并行计算
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+**核心优势**：
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+- **高并发**​​：单线程可处理数千级并发连接（如 Web 服务器）
+- **无锁机制​**​：避免多线程同步问题（如死锁、竞态条件）
+- **代码简洁​**​：用同步语法写异步逻辑，避免回调地狱
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+# 实现方式
+
+## 生成器函数
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+通过 yield 暂停执行并传递值：需要手动管理状态，适用简单场景
+
+```python
+def simple_coroutine():
+    print("协程启动")
+    x = yield  # 暂停点，等待外部传入值
+    print(f"接收值: {x}")
+
+coro = simple_coroutine()
+next(coro)       # 启动协程，执行到第一个 yield
+coro.send(10)    # 恢复执行，x 赋值为 10
+
+```
+
+## async/await
+
+通过 asyncio 库实现异步编程
+
+```python
+import asyncio
+
+
+async def fetch_data(url):
+    print(f"请求 {url}")
+    await asyncio.sleep(1)  # 挂起协程，让出控制权给事件循环，模拟异步等待
+    return f"来自 {url} 的数据"
+
+
+async def main():
+    tasks = [fetch_data("url1"), fetch_data("url2")]
+    results = await asyncio.gather(*tasks)  #  实现多任务并发调度：并发执行
+    print(results)
+
+if __name__ == "__main__":
+    asyncio.run(main())
+
+```
+
+# 基本语法
+
+**定义协程函数**
+
+使用 `async def` 声明协程函数
+
+```python
+import asyncio
+
+async def my_coroutine():
+    print("协程开始")
+    await asyncio.sleep(1)  # 模拟 I/O 操作
+    print("协程结束")
+
+```
+
+**运行协程**
+
+协程需要通过**事件循环**执行
+
+```python
+async def main():
+    await my_coroutine()  # 等待协程完成
+
+if __name__ == "__main__":
+    asyncio.run(main())
+```
+
+# 事件循环
+
+事件循环是协程的调度核心，负责执行、切换和监控协程任务
+
+```python
+import asyncio
+
+
+async def task1():
+    print("任务1开始")
+    await asyncio.sleep(2)
+    print("任务1结束")
+
+
+async def task2():
+    print("任务2开始")
+    await asyncio.sleep(1)
+    print("任务2结束")
+
+
+async def main():
+    await asyncio.gather(task1(), task2())  # 并发执行多个协程
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    asyncio.run(main())
+
+```
+
+# 进阶用法
+
+## 任务
+
+将协程封装为任务，更灵活地控制执行
+
+```python
+async def main():
+    task = asyncio.create_task(my_coroutine())  # 创建任务
+    await task  # 等待任务完成
+```
+
+## 超时控制
+
+设置协程执行的超时时间
+
+```python
+async def slow_task():
+    await asyncio.sleep(10)
+
+async def main():
+    try:
+        await asyncio.wait_for(slow_task(), timeout=3)
+    except asyncio.TimeoutError:
+        print("任务超时")
+
+```
+
+## 协程同步
+
+使用锁 `Lock` 保护共享资源
+
+```python
+lock = asyncio.Lock()
+
+async def safe_write():
+    async with lock:  # 异步上下文管理器
+        # 安全地操作共享资源
+        pass
+```
+
+# 课后作业
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