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上一篇文章Python高级编程之生成器(Generator)与coroutine(一):Generator中,我们介绍了什么是Generator,以及写了几个使用Generator Function的示例,这一小节,我们会介绍Python的coroutine,以及会有一个小例子,再接下来的文章中会以代码的形式一步步介绍coroutine的高级用法。

coroutine(协程)

什么是coroutine?coroutine跟Generator有什么区别?下面先看一段代码:

 def grep_co(pattern):
print "Lookin for %s" % pattern
while True:
# 执行完下面这句,函数挂起,等待接收数据,通过send()函数
# yield line
line = (yield )
7 if pattern in line:
8 print line

grep_co就是一个coroutine,从代码的角度来看,coroutine跟generator的唯一区别就是在第6行,coroutine是

line = (yield)

而Generator是:

yield line

那么这两者有什么区别呢?先别急,我们接着往下看:

在Python2.5及之后的版本中,yield可以用作为表达式,就是gerp_co()函数中的这种用法。那么问题来了,gerp_co()函数中的line的值应该是多少?这个值是谁给他的?

答案很简单:line的值是我们(grep_co())的调用者发送过去的。怎么发送的?Easy!使用send(value)函数即可。先来看下执行效果:

 >>> def grep_co(pattern):
print "Looking for %s" %pattern
while True:
line = (yield)
if pattern in line:
print line >>> g = grep_co("python")
>>> g
<generator object grep_co at 0x01FA3B98>

跟Generator一样,当调用gerp_co("python")的时候,并不会立即执行grep_co函数,而是会返回一个generator类型的对象,同样是在这个对象调用了next()的时候才会开始执行这个函数:

>>> g.next()
Looking for python

调用了next()函数之后,函数开始执行,执行到第6行,也就是line = (yield)这一行代码的时候,碰到了yield关键字,跟Generator一样,此时,整个函数会挂起,由于yield后面没有跟随其他的变量(一般情况下,coroutine中的yield语句也不会跟随返回值,这个后面会讲到),所以此时不会返回任何数据,只是单纯的保存执行环境并挂起暂停执行。

既然coroutine跟Generator一样碰到yield关键字会挂起,那么是不是也跟Generator一样调用next()函数继续执行呢?其实你如果能够这样想我会很高兴,说明你有在认真的看,O(∩_∩)O~。不幸的是想法是好的,可惜是错的,O(∩_∩)O哈哈~,应该使用send(value)函数。接着上面往下走,上面调用了g.next(),函数开始执行,碰到了yield关键字,函数挂起暂停执行,现在调用g.send("I love python")函数,执行结果如下:

>>> g.send("Hello,I love python")
Hello,I love python

可以看到,send 函数有一个参数,这个参数就是传递个line这个变量的。调用了send("I love python")这个函数之后,grep_co()这个函数会接着上次挂起的地方往下执行,也就是在第六行line = (yield)这个地方,send("I love python")函数的参数会被传递给line这个变量,然后接着往下执行,直到执行完毕或者再次碰到yield关键字。在这个例子中,line的值是"I love pyhton",pattern的值是"python",if判断为真,打印输出line,接着往下执行,因为是在一个无限循环当中,再次碰到了yield这个关键字,挂起并暂停。所以我们会看到上面的执行结果。

>>> g.send("Life is short,Please use Python")
>>> g.send("Life is short,Please use python")
Life is short,Please use python

我们再继续调用send(value)函数,会重复上面的执行过程。

讲了这么多,那么什么才是coroutine呢?我相信聪明的你应该已经猜到了:

所谓的coroutine,也就是一个包含有yield关键字的函数,但是跟Generator不同的是,coroutine会以value = (yield)的方式使用yield关键字,并且接受调用者通过send(value)函数发送过来的数据,然后消费这个数据(consume the value)。

在使用coroutine,有一点很需要注意的就是:所有的coroutine必须要先调用.next()或者send(None)才行。在调用send传入非None值前,生成器必须处于挂起状态,否则将抛出异常。当然,也可以使用.next()恢复生成器,只不过此时coroutine接收到的value为None。

可以调用.close()关闭coroutine。关闭coroutine之后,再次调用.nect()或者.send(value)之后会抛出异常。

>>> g.close()
>>> g.send("corotuine has already closed") Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#16>", line 1, in <module>
g.send("corotuine has already closed")
StopIteration
>>>

.close()会抛出GeneratorExit异常,我们可以在代码中捕获并处理这个异常,而且一般情况下也应该处理这个异常。

 def grep(pattern):
print "Looking for %s" %pattern
try:
while True:
line = (yield)
if pattern in line:
print line
except GeneratorExit:
print "Going away.Goodbye"

当然也可以通过throw()函数在生成器内部抛出一个指定的异常。

>>> g.send("Life is short,please use python")
Life is short,please use python
>>> g.throw(RuntimeError,"You'ar hosed") Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#14>", line 1, in <module>
g.throw(RuntimeError,"You'ar hosed")
File "<pyshell#10>", line 5, in grep
line = (yield)
RuntimeError: You'ar hosed

好了,coroutine已经介绍的差不多了,我们可以看到coroutine可以很方便的挂起和执行,也有多个人口点和出口点,而普通的函数一般只有一个入口点和出口点。

Generator和coroutine用起来很像,但是仅此而已,Generator和coroutine是两个完全不相同的概念。Generator产生(返回)数据用来在迭代(iterator)中使用,而coroutine则是需要其他的地方发送数据过来,从而消费数据(consume value)。

接下来讲的是使用coroutine要注意的地方:

第一,就是千万别忘记了在使用coroutine前要先调用.next()函数。但是这一点经常容易忘记,所以可以使用一个function decorator.

 # 作为装饰器用,因为经常容易会忘记调用.next()函数
def coroutine(func):
def start(*args,**kargs):
cr = func(*args,**kargs)
cr.next()
return cr
return start

第二:最好是不要把Generator和coroutine混合在一起用,也就是receive_value = (yield return_value)这种方式来用。因为这会很难以理解,而且也会出现某些很诡异的情况。先看代码:

 def countdown_co(n):
print "Counting down from ",n
while n >= 0:
newvalue = (yield n)
# 如果接收到了newvalue,则重新设置n
if newvalue is not None:
n = newvalue
else:
n -= 1

代码很简单,同时使用了coroutine和Generator,诡异的情况发生了。先是写一个函数test_countdown_co():

 def test_countdown_co():
c = countdown_co(5)
for n in c:
print n
if 5 == n:
c.send(3)

然后在IDLE终端调用这个函数,可以看到函数的执行结果为:

>>> test_countdown_co()
Counting down from 5
5
2
1

现在,我们在IDLE终端直接输入上面的test_countdown_co()代码来测试countdown_co()函数:

>>> c = countdown_co(5)
>>> for n in c:
print n
if 5 == n:
c.send(3) Counting down from 5
5
3
2
1
0
>>>

可以看到一样的代码,执行结果却不一样,好诡异啊!到现在我都没有想明白这是为什么。如果有谁知道原因,请告诉我,O(∩_∩)O谢谢!

好了!这一篇介绍coroutine的Blog也写好了。接下来的文章会以完整的代码的形式来介绍coroutine的一些高级用法。敬请期待。O(∩_∩)O哈哈~

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