Python 協(xié)程與 JavaScript 協(xié)程的對(duì)比

前言

共同訴求

• 隨著 cpu 多核化，都需要實(shí)現(xiàn)由于自身歷史原因（單線程環(huán)境）下的并發(fā)功能

• 簡(jiǎn)化代碼，避免回調(diào)地獄，關(guān)鍵字支持

• 有效利用操作系統(tǒng)資源和硬件：協(xié)程相比線程，占用資源更少，上下文更快

什么是協(xié)程？

• 可以暫停執(zhí)行（暫停的表達(dá)式稱為暫停點(diǎn))
• 可以從掛起點(diǎn)恢復(fù)（保留其原始參數(shù)和局部變量）
• 事件循環(huán)是異步編程的底層基石

混亂的歷史

Python 協(xié)程的進(jìn)化

• Python2.2 中，第一次引入了生成器

• Python2.5 中，yield 關(guān)鍵字被加入到語(yǔ)法中

• Python3.4 時(shí)有了 yield from（yield from 約等于 yield + 異常處理 + send）， 并試驗(yàn)性引入的異步 I/O 框架 asyncio（PEP 3156）

• Python3.5 中新增了 async/await 語(yǔ)法（PEP 492）

• Python3.6 中 asyncio 庫(kù)"轉(zhuǎn)正" （之后的官方文檔就清晰了很多）

def?foo():
????print("foo?start")
????a?=?yield?1
????print("foo?a",?a)
????yield?2
????yield?3
????print("foo?end")


gen?=?foo()
#?print(gen.next())
#?gen.send("a")
#?print(gen.next())
#?print(foo().next())
#?print(foo().next())

#?在python3.x版本中,python2.x的g.next()函數(shù)已經(jīng)更名為g.__next__(),使用next(g)也能達(dá)到相同效果。
#?next()跟send()不同的地方是,next()只能以None作為參數(shù)傳遞,而send()可以傳遞yield的值.

print(next(gen))
print(gen.send("a"))
print(next(gen))
print(next(foo()))
print(next(foo()))

list(foo())

"""
foo?start
1
foo?a?a
2
3
foo?start
1
foo?start
1
foo?start
foo?a?None
foo?end
"""

JavaScript 協(xié)程的進(jìn)化

• 同步代碼

• 異步 JavaScript: callback hell

• ES6 引入 Promise/a+， 生成器 Generators（語(yǔ)法?function foo(){}* 可以賦予函數(shù)執(zhí)行暫停/保存上下文/恢復(fù)執(zhí)行狀態(tài)的功能）， 新關(guān)鍵詞 yield 使生成器函數(shù)暫停。

• ES7 引入 async函數(shù)/await語(yǔ)法糖，async 可以聲明一個(gè)異步函數(shù)（將 Generator 函數(shù)和自動(dòng)執(zhí)行器，包裝在一個(gè)函數(shù)里），此函數(shù)需要返回一個(gè) Promise 對(duì)象。await 可以等待一個(gè) Promise 對(duì)象 resolve，并拿到結(jié)果

function*?foo()?{
????console.log("foo?start")
????a?=?yield?1;
????console.log("foo?a",?a)
????yield?2;
????yield?3;
????console.log("foo?end")
}

const?gen?=?foo();
console.log(gen.next().value);?//?1
//?gen.send("a")?//?http://www.voidcn.com/article/p-syzbwqht-bvv.html?SpiderMonkey引擎支持?send?語(yǔ)法
console.log(gen.next().value);?//?2
console.log(gen.next().value);?//?3
console.log(foo().next().value);?//?1
console.log(foo().next().value);?//?1

/*
foo?start
1
foo?a?undefined
2
3
foo?start
1
foo?start
1
*/

Python 協(xié)程成熟體

協(xié)程(coroutine)

• 協(xié)程函數(shù)：定義形式為 async def 的函數(shù);

• 協(xié)程對(duì)象：調(diào)用 協(xié)程函數(shù) 所返回的對(duì)象

• 舊式基于 generator（生成器）的協(xié)程

任務(wù)(Task 對(duì)象):

• 任務(wù) 被用來(lái)“并行的”調(diào)度協(xié)程, 當(dāng)一個(gè)協(xié)程通過(guò) asyncio.create_task() 等函數(shù)被封裝為一個(gè) 任務(wù)，該協(xié)程會(huì)被自動(dòng)調(diào)度執(zhí)行

• Task 對(duì)象被用來(lái)在事件循環(huán)中運(yùn)行協(xié)程。如果一個(gè)協(xié)程在等待一個(gè) Future 對(duì)象，Task 對(duì)象會(huì)掛起該協(xié)程的執(zhí)行并等待該 Future 對(duì)象完成。當(dāng)該 Future 對(duì)象 完成，被打包的協(xié)程將恢復(fù)執(zhí)行。

• 事件循環(huán)使用協(xié)同日程調(diào)度: 一個(gè)事件循環(huán)每次運(yùn)行一個(gè) Task 對(duì)象。而一個(gè) Task 對(duì)象會(huì)等待一個(gè) Future 對(duì)象完成，該事件循環(huán)會(huì)運(yùn)行其他 Task、回調(diào)或執(zhí)行 IO 操作。

• asyncio.Task 從 Future 繼承了其除 Future.set_result() 和 Future.set_exception() 以外的所有 API。

未來(lái)對(duì)象(Future):

• Future 對(duì)象用來(lái)鏈接 底層回調(diào)式代碼 和高層異步/等待式代碼。

• 不用回調(diào)方法編寫(xiě)異步代碼后，為了獲取異步調(diào)用的結(jié)果，引入一個(gè) Future 未來(lái)對(duì)象。Future 封裝了與 loop 的交互行為，add_done_callback 方法向 epoll 注冊(cè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng) result 屬性得到返回值后，會(huì)運(yùn)行之前注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)，向上傳遞給 coroutine。

幾種事件循環(huán)(event loop)：

• libevent/libev：Gevent（greenlet + 前期 libevent，后期 libev）使用的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)，廣泛應(yīng)用；

• tornado：tornado 框架自己實(shí)現(xiàn)的 IOLOOP；

• picoev：meinheld（greenlet+picoev）使用的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)，小巧輕量，相較于 libevent 在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和事件檢測(cè)模型上做了改進(jìn)，所以速度更快。但從 github 看起來(lái)已經(jīng)年久失修，用的人不多。

• uvloop：Python3 時(shí)代的新起之秀。Guido 操刀打造了 asyncio 庫(kù)，asyncio 可以配置可插拔的event loop，但需要滿足相關(guān)的 API 要求，uvloop 繼承自 libuv，將一些低層的結(jié)構(gòu)體和函數(shù)用 Python 對(duì)象包裝。目前 Sanic 框架基于這個(gè)庫(kù)

例子

import?asyncio
import?time


async?def?exec():
????await?asyncio.sleep(2)
????print('exec')

#?這種會(huì)和同步效果一直
#?async?def?go():
#?????print(time.time())
#?????c1?=?exec()
#?????c2?=?exec()
#?????print(c1,?c2)
#?????await?c1
#?????await?c2
#?????print(time.time())

#?正確用法
async?def?go():
????print(time.time())
????await?asyncio.gather(exec(),exec())?#?加入?yún)f(xié)程組統(tǒng)一調(diào)度
????print(time.time())

if?__name__?==?"__main__":
????asyncio.run(go())

JavaScript 協(xié)程成熟體

Promise 繼續(xù)使用

• pending: 初始狀態(tài)，既不是成功，也不是失敗狀態(tài)。
• fulfilled: 意味著操作成功完成。
• rejected: 意味著操作失敗。

async、await語(yǔ)法糖

js 異步執(zhí)行的運(yùn)行機(jī)制

1. 所有任務(wù)都在主線程上執(zhí)行，形成一個(gè)執(zhí)行棧。

2. 主線程之外，還存在一個(gè)"任務(wù)隊(duì)列"（task queue）。只要異步任務(wù)有了運(yùn)行結(jié)果，就在"任務(wù)隊(duì)列"之中放置一個(gè)事件。

3. 一旦"執(zhí)行棧"中的所有同步任務(wù)執(zhí)行完畢，系統(tǒng)就會(huì)讀取"任務(wù)隊(duì)列"。那些對(duì)應(yīng)的異步任務(wù)，結(jié)束等待狀態(tài)，進(jìn)入執(zhí)行棧并開(kāi)始執(zhí)行。

例子

var?sleep?=?function?(time)?{
????console.log("sleep?start")
????return?new?Promise(function?(resolve,?reject)?{
????????setTimeout(function?()?{
????????????resolve();
????????},?time);
????});
};

async?function?exec()?{
????await?sleep(2000);
????console.log("sleep?end")
}

async?function?go()?{
????console.log(Date.now())
????c1?=?exec()
????console.log("-------1")
????c2?=?exec()
????console.log(c1,?c2)
????await?c1;
????console.log("-------2")
????await?c2;
????console.log(c1,?c2)
????console.log(Date.now())
}

go();

event loop 將任務(wù)劃分：

• 主線程循環(huán)從"任務(wù)隊(duì)列"中讀取事件

• 宏隊(duì)列（macro task）js 同步執(zhí)行的代碼塊，setTimeout、setInterval、XMLHttprequest、setImmediate、I/O、UI rendering等，本質(zhì)是參與了事件循環(huán)的任務(wù)

• 微隊(duì)列（micro task）Promise、process.nextTick（node環(huán)境）、Object.observe， MutationObserver等，本質(zhì)是直接在 Javascript 引擎中的執(zhí)行的沒(méi)有參與事件循環(huán)的任務(wù)

總結(jié)與對(duì)比

到這里就基本結(jié)束了，看完不知道你會(huì)有什么感想，如有錯(cuò)誤還請(qǐng)不吝賜教。

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/lgjbky/p/14759463.html

文章轉(zhuǎn)載：Python編程學(xué)習(xí)圈
（版權(quán)歸原作者所有，侵刪）

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