关于python:Python-协程与-JavaScript-协程的对比

前言

以前没怎么接触前端，对 JavaScript 的异步操作不理解，当初有了点理解。一查发现 Python 和 JavaScript 的协程发展史几乎就是一毛一样！

这里大抵做下横向比照和总结，便于对这两个语言有趣味的新人了解和排汇。

独特诉求

• 随着 cpu 多核化，都须要实现因为本身历史起因（单线程环境）下的并发性能
• 简化代码，防止回调天堂，关键字反对
• 无效利用操作系统资源和硬件：协程相比线程，占用资源更少，上下文更快

什么是协程？

总结一句话，协程就是满足上面条件的函数：

• 能够暂停执行（暂停的表达式称为暂停点 )
• 能够从挂终点复原（保留其原始参数和局部变量）
• 事件循环是异步编程的底层基石

凌乱的历史

Python 协程的进化

• Python2.2 中，第一次引入了生成器
• Python2.5 中，yield 关键字被退出到语法中
• Python3.4 时有了 yield from（yield from 约等于 yield + 异样解决 + send），并试验性引入的异步 I/O 框架 asyncio（PEP 3156）
• Python3.5 中新增了 async/await 语法（PEP 492）
• Python3.6 中 asyncio 库 ” 转正 ”（之后的官网文档就清晰了很多）

在主线倒退过程中，也呈现了很多干线的协程实现如 Gevent。

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() 函数曾经更名为 g.__next__(), 应用 next(g) 也能达到雷同成果。# next() 跟 send() 不同的中央是,next() 只能以 None 作为参数传递, 而 send() 能够传递 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 协程的进化

• 同步代码
• 异步 JavaScript: callback hell
• ES6 引入 Promise/a+，生成器 Generators（语法 function foo(){} * 能够赋予函数执行暂停 / 保留上下文 / 复原执行状态的性能），新关键词 yield 使生成器函数暂停。
• ES7 引入 async 函数 /await 语法糖，async 能够申明一个异步函数（将 Generator 函数和主动执行器，包装在一个函数里），此函数须要返回一个 Promise 对象。await 能够期待一个 Promise 对象 resolve，并拿到后果

Promise 中也利用了回调函数。在 then 和 catch 办法中都传入了一个回调函数，别离在 Promise 被满足和被回绝时执行，这样就就能让它可能被链接起来实现一系列工作。

总之就是把层层嵌套的 callback 变成 .then().then()…，从而使代码编写和浏览更直观。

生成器 Generator 的底层实现机制是协程 Coroutine。

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 引擎反对 send 语法
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 协程成熟体

可期待对象能够在 await 语句中应用，可期待对象有三种次要类型：协程 (coroutine)，工作 (task) 和 Future。

协程 (coroutine)

• 协程函数：定义模式为 async def 的函数;
• 协程对象：调用 协程函数 所返回的对象
• 新式基于 generator（生成器）的协程

工作 (Task 对象):

• 工作 被用来“并行的”调度协程, 当一个协程通过 asyncio.create_task() 等函数被封装为一个 工作，该协程会被主动调度执行
• Task 对象被用来在事件循环中运行协程。如果一个协程在期待一个 Future 对象，Task 对象会挂起该协程的执行并期待该 Future 对象实现。当该 Future 对象 实现，被打包的协程将复原执行。
• 事件循环应用协同日程调度: 一个事件循环每次运行一个 Task 对象。而一个 Task 对象会期待一个 Future 对象实现，该事件循环会运行其余 Task、回调或执行 IO 操作。
• asyncio.Task 从 Future 继承了其除 Future.set_result() 和 Future.set_exception() 以外的所有 API。

将来对象 (Future):

• Future 对象用来链接 底层回调式代码 和高层异步 / 期待式代码。
• 不必回调办法编写异步代码后，为了获取异步调用的后果，引入一个 Future 将来对象。Future 封装了与 loop 的交互行为，add_done_callback 办法向 epoll 注册回调函数，当 result 属性失去返回值后，会运行之前注册的回调函数，向上传递给 coroutine。

几种事件循环 (event loop)：

• libevent/libev：Gevent（greenlet + 后期 libevent，前期 libev）应用的网络库，广泛应用；
• tornado：tornado 框架本人实现的 IOLOOP；
• picoev：meinheld（greenlet+picoev）应用的网络库，玲珑轻量，相较于 libevent 在数据结构和事件检测模型上做了改良，所以速度更快。但从 github 看起来曾经年久失修，用的人不多。
• uvloop：Python3 时代的新起之秀。Guido 操刀打造了 asyncio 库，asyncio 能够配置可插拔的 event loop，但须要满足相干的 API 要求，uvloop 继承自 libuv，将一些低层的构造体和函数用 Python 对象包装。目前 Sanic 框架基于这个库

例子

import asyncio
import time


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

# 这种会和同步成果始终
# async def go():
#     print(time.time())
#     c1 = exec()
#     c2 = exec()
#     print(c1, c2)
#     await c1
#     await c2
#     print(time.time())

# 正确用法
async def go():
    print(time.time())
    await asyncio.gather(exec(),exec()) # 退出协程组对立调度
    print(time.time())

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

JavaScript 协程成熟体

Promise 持续应用

Promise 实质是一个状态机，用于示意一个异步操作的最终实现 (或失败)，及其后果值。它有三个状态：

• pending: 初始状态，既不是胜利，也不是失败状态。
• fulfilled: 意味着操作胜利实现。
• rejected: 意味着操作失败。

最终 Promise 会有两种状态，一种胜利，一种失败，当 pending 变动的时候，Promise 对象会依据最终的状态调用不同的处理函数。

async、await 语法糖

async、await 是对 Generator 和 Promise 组合的封装，使原先的异步代码在模式上更靠近同步代码的写法，并且对错误处理 / 条件分支 / 异样堆栈 / 调试等操作更敌对。

js 异步执行的运行机制

1. 所有工作都在主线程上执行，造成一个执行栈。
2. 主线程之外，还存在一个 ” 工作队列 ”（task queue）。只有异步工作有了运行后果，就在 ” 工作队列 ” 之中搁置一个事件。
3. 一旦 ” 执行栈 ” 中的所有同步工作执行结束，零碎就会读取 ” 工作队列 ”。那些对应的异步工作，完结期待状态，进入执行栈并开始执行。

遇到同步工作间接执行，遇到异步工作分类为宏工作（macro-task）和微工作（micro-task）。

以后执行栈执行结束时会立即先解决所有微工作队列中的事件，而后再去宏工作队列中取出一个事件。同一次事件循环中，微工作永远在宏工作之前执行。

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 将工作划分：

• 主线程循环从 ” 工作队列 ” 中读取事件
• 宏队列（macro task）js 同步执行的代码块，setTimeout、setInterval、XMLHttprequest、setImmediate、I/O、UI rendering 等，实质是参加了事件循环的工作
• 微队列（micro task）Promise、process.nextTick（node 环境）、Object.observe，MutationObserver 等，实质是间接在 Javascript 引擎中的执行的没有参加事件循环的工作

扩大浏览 Node.js 中的 EventLoop

总结与比照

到这里就根本完结了，看完不晓得你会有什么感想，如有谬误还请不吝赐教。

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