从源码剖析理解协程的运行机制（上）

协程：一种轻量级的线程

在日常生活中，协程无处不在。例如，当你阅读一篇文章时，你可能需要停下来思考或查阅资料。这时，你的大脑就会暂停当前的阅读任务，转而执行思考或查阅任务。完成思考或查阅后，你的大脑会回到阅读任务，继续之前的进度。

在计算机编程中，协程是一种类似于上述场景的机制。协程允许一个函数在执行过程中暂停，将控制权让渡给另一个函数，然后在需要时恢复执行。与线程不同，协程是一种轻量级的并发机制，它不需要创建新的系统线程，因此开销更小、效率更高。

协程的实现原理

协程的实现原理是基于生成器。生成器是一种特殊的函数，它可以暂停执行并返回一个值，然后在需要时继续执行。协程通过yield来实现暂停和恢复执行。

• yield yield关键字用于暂停协程的执行，并返回一个值。
• send()方法： send()方法用于恢复协程的执行，并向协程发送一个值。

协程在Python中的应用

协程在Python中有着广泛的应用，特别是在异步编程领域。

• 异步IO： 协程可以实现异步IO，允许程序在不阻塞主线程的情况下进行IO操作。
• 并发编程： 协程可以实现并发编程，允许程序同时执行多个任务，提高程序的并发能力。
• 管道和过滤器： 协程可以实现管道和过滤器，将数据流通过一系列操作，进行处理和转换。

深入剖析协程的源码

为了更深入地理解协程的运行机制，我们来看一下Python中协程的源码实现。

def coroutine(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        cr = func(*args, **kwargs)
        next(cr)
        return cr
    return wrapper

这段代码定义了一个协程装饰器@coroutine，它将一个普通函数转换为协程函数。在协程函数中，yield关键字用于暂停执行，send()方法用于恢复执行。

示例：

@coroutine
def my_coroutine():
    x = yield
    y = yield
    return x + y

cr = my_coroutine()
cr.send(10)  # 暂停执行并返回 None
cr.send(20)  # 恢复执行并返回 30

总结

协程是一种轻量级的并发机制，它允许函数在执行过程中暂停和恢复执行。协程在Python中有着广泛的应用，特别是在异步编程领域。通过深入剖析协程的源码实现，我们可以更好地理解协程的运行机制。