day38——线程queue、事件event、协程

day38

线程queue

多线程抢占资源

只能让其串行——用到互斥锁

线程queue

• 队列——先进先出(FIFO)

import queue
q = queue.Queue(3)
q.put(1)
q.put(2)
q.put(3)
# q.put(4)  # 阻塞等其他进程或者线程来拿
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
# print(q.get(block=False))  # 没有值就直接报错
# q.get(timeout=2)  # 阻塞2s，还没有值直接报错

• 堆栈——先进后出(LIFO)

import queue
q = queue.LifoQueue(4)
q.put(1)
q.put(2)
q.put("alex")
q.put("太白")
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())
结果：
太白
alex
2
1

• 优先级队列——自己设置优先级

import queue
q = queue.PriorityQueue(4)
q.put((5, "元宝"))
q.put((-2, "狗狗"))
q.put((0, "2李业"))
q.put((0, "1刚哥"))
print(q.get())
print(q.get())
print(q.get())  # 数字越小就先出去，相同数字按照asill码来排序

事件event

开启两个线程，一个线程运行到中间的某个阶段，触发另个线程执行，两个线程增加了耦合性

版本一

from threading import Thread
from threading import current_thread
import time
flag = False
def check():
    print(f"{current_thread().name} 监测服务器是否开启。。。")
    time.sleep(3)
    global flag
    flag = True
    print("服务器已经开启。。。")
def connect():
    while 1:
        print(f"{current_thread().name} 等待连接。。。")
        time.sleep(0.5)
        if flag:
            print(f"{current_thread().name} 连接成功。。。")
            break
t1 = Thread(target=check)
t2 = Thread(target=connect)
t1.start()
t2.start()

版本二——事件event

from threading import Thread
from threading import current_thread
from threading import Event
import time
event = Event()
def check():
    print(f"{current_thread().name} 监测服务器是否开启。。。")
    time.sleep(3)
    # print(event.is_set())
    event.set()
    # print(event.is_set())
    print("服务器已经开启。。。")
def connect():
    print(f"{current_thread().name} 等待连接。。。")
    event.wait()  # 阻塞直到event.set() 方法之后
    # event.wait(1)  # 只阻塞1s，1s之后如果还没有进行set 直接进行下一步操作
    print(f"{current_thread().name} 连接成功。。。")
t1 = Thread(target=check)
t2 = Thread(target=connect)
t1.start()
t2.start()

要求：一个线程监测服务器是否开始，另一个线程判断如果开始了，则显示连接成功，此线程只尝试连接3次，1s一次，如果超过3次，还没有连接成功，则显示连接失败

from threading import Thread
from threading import current_thread
from threading import Event
import time
event = Event()
def check():
    print(f"{current_thread().name} 监测服务器是否开启")
    time.sleep(2)
    event.set()
def connect():
    print(f"{current_thread().name} 等待连接，，，")
    for i in range(3):
        event.wait(1)
        if event.is_set():
            print("服务器已经开启")
            print(f"{current_thread().name} 连接成功")
            break
        else:
            print(f"{current_thread().name} 连接失败{i+1}次")
t1 = Thread(target=check)
t2 = Thread(target=connect)
t1.start()
t2.start()

协程

协程详情：https://www.cnblogs.com/jin-xin/articles/11245654.html

一个线程并发的处理任务

• 串行：一个线程执行一个任务，执行完毕之后，执行下一个任务
• 并行：多个CPU执行多个任务，4个CPU执行4个任务
• 并发：一个CPU执行多个任务，看起来像是同时运行

并发真正的核心：切换CPU+保持状态

多线程的并发：3个线程处理10个任务，如果线程1处理的这个任务遇到阻塞，CPU被操作系统切换到另一个线程

一个线程能否并发的处理任务？？

一个线程处理三个任务

单个CPU：10个任务，让你给我并发执行这10个任务：

• 方式一：开启多进程并发执行，操作系统切换+保持状态
• 方式二：开启多线程并发执行，操作系统切换+保持状态
• 方式三：开启协程并发的执行，自己的程序把控着CPU在3个任务之间来回切换+保持状态

对3详细解释：协程他切换速度非常快，蒙蔽操作系统的眼睛，让操作系统认为CPU一直再运行你这个线程（协程）

协程方式最好，为什么？

优点：

• 开销小
• 运行速度快
• 协程会长期霸占CPU只执行我程序里面的所有任务

缺点：

协程的本质是单线程下，无法利用多核，可以是一个程序开启多个进程，每个进程内开启多个线程，每个线程内开启协程

协程处理IO密集型好，计算密集型还是串行好

什么是协程？

单个线程并发的处理多个任务，程序控制协程的切换+保持状态

协程的特点

• 必须在只有一个单线程里实现并发
• 修改共享数据不需加锁
• 用户程序里自己保存多个控制流的上下文栈（保持状态）
• 一个协程遇到IO会自动切换到其他任务

工作中

一般在工作中我们都是进程+线程+协程的方式来实现并发，以达到最好的并发效果，如果是4核的cpu，一般起5个进程，每个进程中20个线程（5倍cpu数量），每个线程可以起500个协程，大规模爬取页面的时候，等待网络延迟的时间的时候，我们就可以用协程去实现并发。 并发数量 = 5 * 20 * 500 = 50000个并发，这是一般一个4cpu的机器最大的并发数。nginx在负载均衡的时候最大承载量就是5w个单线程里的这20个任务的代码通常会既有计算操作又有阻塞操作，我们完全可以在执行任务1时遇到阻塞，就利用阻塞的时间去执行任务2。。。。如此，才能提高效率，这就用到了Gevent模块。

之前学的代码有没有切换：

def func1():
    print("in func1")
def func2():
    print("in func2")
    func1()
    print("end")
func2()

切换 + 保持状态:遇到IO不会主动切换

def gen():
    while 1:
        yield 1
        print(333)
def func():
    obj = gen()
    for i in range(10):
        print(next(obj))
func()

greenlet——协程底层技术

from greenlet import greenlet
import time
def eat(name):
    print(f"{name} eat 1")  # 2
    g2.switch("taibai")  # 3
    # time.sleep(3)
    print(f"{name} eat 2")  # 6
    g2.switch()  # 7
def play(name):
    print(f"{name} play 1")  # 4
    g1.switch()  # 5
    print(f"{name} play 2")  # 8
g1 = greenlet(eat)
g2 = greenlet(play)
g1.switch("taibai")  # 切换到eat任务 1

协程low版

• 模拟的阻塞

import gevent
import time
from threading import current_thread
def eat(name):
    print(f"{name} eat 1")  # 2
    print(current_thread().name)  # 3
    gevent.sleep(2)
    # time.sleep(2)
    print(f"{name} eat 2")  # 7
def play(name):
    print(f"{name} play 1")  # 4
    print(current_thread().name)  # 5
    gevent.sleep(1)
    # time.sleep(1)
    print(f"{name} play 2")  # 6
g1 = gevent.spawn(eat, "egon")
g2 = gevent.spawn(play, "egon")
print(f"主{current_thread().name}")  # 1
g1.join()
g2.join()
结果：
主MainThread
egon eat 1
MainThread
egon play 1
MainThread
egon play 2
egon eat 2

• 真正的阻塞

import gevent
import time
from threading import current_thread
def eat(name):
    print(f"{name} eat 1")  # 2
    print(current_thread().name)  # 3
    # gevent.sleep(2)
    time.sleep(2)
    print(f"{name} eat 2")  # 4
def play(name):
    print(f"{name} play 1")  # 5
    print(current_thread().name)  # 6
    # gevent.sleep(1)
    time.sleep(1)
    print(f"{name} play 2")  # 7
g1 = gevent.spawn(eat, "egon")
g2 = gevent.spawn(play, "egon")
print(f"主{current_thread().name}")  # 1
g1.join()
g2.join()
结果：
主MainThread
egon eat 1
MainThread
egon eat 2
egon play 1
MainThread
egon play 2

最终版本

import gevent
import time
from gevent import monkey
monkey.patch_all()  # 打补丁：将下面所有任务的阻塞都打上标记
def eat(name):
    print(f"{name} eat 1")  # 1
    time.sleep(2)
    print(f"{name} eat 2")  # 4
def play(name):
    print(f"{name} play 1")  # 2
    time.sleep(1)
    print(f"{name} play 2")  # 3
g1 = gevent.spawn(eat, "egon")
g2 = gevent.spawn(play, "egon")
# g1.join()
# g2.join()
gevent.joinall([g1, g2])
结果：
egon eat 1
egon play 1
egon play 2
egon eat 2

协程的应用

爬虫

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
import gevent
import requests
import time
def get_page(url):
    print('GET: %s' %url)
    response=requests.get(url)
    if response.status_code == 200:
        print('%d bytes received from %s' %(len(response.text),url))
start_time=time.time()
gevent.joinall([
    gevent.spawn(get_page,'https://www.python.org/'),
    gevent.spawn(get_page,'https://www.yahoo.com/'),
    gevent.spawn(get_page,'https://github.com/'),
])
stop_time=time.time()
print('run time is %s' %(stop_time-start_time))
结果：
GET: https://www.python.org/
GET: https://www.yahoo.com/
GET: https://github.com/
48919 bytes received from https://www.python.org/
87845 bytes received from https://github.com/
515896 bytes received from https://www.yahoo.com/
run time is 2.729017734527588

通过gevent实现单线程下的socket并发（from gevent import monkey;monkey.patch_all()一定要放到导入socket模块之前，否则gevent无法识别socket的阻塞）

一个网络请求里面经过多个时间延迟time

server

from gevent import monkey;monkey.patch_all()
from socket import *
import gevent
#如果不想用money.patch_all()打补丁,可以用gevent自带的socket
# from gevent import socket
# s=socket.socket()
def server(server_ip,port):
    s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
    s.bind((server_ip,port))
    s.listen(5)
    while True:
        conn,addr=s.accept()
        gevent.spawn(talk,conn,addr)
def talk(conn,addr):
    try:
        while True:
            res=conn.recv(1024)
            print('client %s:%s msg: %s' %(addr[0],addr[1],res))
            conn.send(res.upper())
    except Exception as e:
        print(e)
    finally:
        conn.close()
if __name__ == '__main__':
    server('127.0.0.1',8080)

client

from socket import *
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    if not msg:continue
    client.send(msg.encode('utf-8'))
    msg=client.recv(1024)

或多线程并发多个客户端，去请求上面的服务端是没问题的

from threading import Thread
from socket import *
import threading
def client(server_ip,port):
    c=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #套接字对象一定要加到函数内，即局部名称空间内，放在函数外则被所有线程共享，则大家公用一个套接字对象，那么客户端端口永远一样了
    c.connect((server_ip,port))
    count=0
    while True:
        c.send(('%s say hello %s' %(threading.current_thread().getName(),count)).encode('utf-8'))
        msg=c.recv(1024)
        print(msg.decode('utf-8'))
        count+=1
if __name__ == '__main__':
    for i in range(500):
        t=Thread(target=client,args=('127.0.0.1',8080))
        t.start()

协程的另外一个模块asyncio

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# import asyncio
# 起一个任务.
# async def demo():   # 协程方法
#     print('start')
#     await asyncio.sleep(1)  # 阻塞
#     print('end')
# loop = asyncio.get_event_loop()  # 创建一个事件循环
# loop.run_until_complete(demo())  # 把demo任务丢到事件循环中去执行
# 启动多个任务,并且没有返回值
# async def demo():   # 协程方法
#     print('start')
#     await asyncio.sleep(1)  # 阻塞
#     print('end')
#
# loop = asyncio.get_event_loop()  # 创建一个事件循环
# wait_obj = asyncio.wait([demo(),demo(),demo()])
# loop.run_until_complete(wait_obj)
# 启动多个任务并且有返回值
# async def demo():   # 协程方法
#     print('start')
#     await asyncio.sleep(1)  # 阻塞
#     print('end')
#     return 123
#
# loop = asyncio.get_event_loop()
# t1 = loop.create_task(demo())
# t2 = loop.create_task(demo())
# tasks = [t1,t2]
# wait_obj = asyncio.wait([t1,t2])
# loop.run_until_complete(wait_obj)
# for t in tasks:
#     print(t.result())
# 谁先回来先取谁的结果
# import asyncio
# async def demo(i):   # 协程方法
#     print('start')
#     await asyncio.sleep(10-i)  # 阻塞
#     print('end')
#     return i,123
#
# async def main():
#     task_l = []
#     for i in range(10):
#         task = asyncio.ensure_future(demo(i))
#         task_l.append(task)
#     for ret in asyncio.as_completed(task_l):
#         res = await ret
#         print(res)
#
# loop = asyncio.get_event_loop()
# loop.run_until_complete(main())
# import asyncio
#
# async def get_url():
#     reader,writer = await asyncio.open_connection('www.baidu.com',80)
#     writer.write(b'GET / HTTP/1.1\r\nHOST:www.baidu.com\r\nConnection:close\r\n\r\n')
#     all_lines = []
#     async for line in reader:
#         data = line.decode()
#         all_lines.append(data)
#     html = '\n'.join(all_lines)
#     return html
#
# async def main():
#     tasks = []
#     for url in range(20):
#         tasks.append(asyncio.ensure_future(get_url()))
#     for res in asyncio.as_completed(tasks):
#         result = await res
#         print(result)
#
#
# if __name__ == '__main__':
#     loop = asyncio.get_event_loop()
#     loop.run_until_complete(main())  # 处理一个任务
# python原生的底层的协程模块
    # 爬虫 webserver框架
    # 题高网络编程的效率和并发效果
# 语法
    # await 阻塞 协程函数这里要切换出去，还能保证一会儿再切回来
    # await 必须写在async函数里，async函数是协程函数
    # loop 事件循环
    # 所有的协程的执行 调度 都离不开这个loop