python 协程 1:yield 10分钟入门

最近找到一本python好书《流畅的python》,是到现在为止看到的对python高级特性讲述最详细的一本。看了协程一章,做个读书笔记,加深印象。

协程定义

协程的底层架构是在pep342 中定义,并在python2.5 实现的。

python2.5 中,yield关键字可以在表达式中使用,而且生成器API中增加了 .send(value)方法。生成器可以使用.send(…)方法发送数据,发送的数据会成为生成器函数中yield表达式的值。

协程是指一个过程,这个过程与调用方协作,产出有调用方提供的值。因此,生成器可以作为协程使用。

除了 .send(…)方法,pep342 和添加了 .throw(…)(让调用方抛出异常,在生成器中处理)和.close()(终止生成器)方法。

python3.3后,pep380对生成器函数做了两处改动:

  • 生成器可以返回一个值;以前,如果生成器中给return语句提供值,会抛出SyntaxError异常。
  • 引入yield from 语法,使用它可以把复杂的生成器重构成小型的嵌套生成器,省去之前把生成器的工作委托给子生成器所需的大量模板代码。

协程生成器的基本行为

首先说明一下,协程有四个状态,可以使用inspect.getgeneratorstate(…)函数确定:

  • GEN_CREATED # 等待开始执行
  • GEN_RUNNING # 解释器正在执行(只有在多线程应用中才能看到这个状态)
  • GEN_SUSPENDED # 在yield表达式处暂停
  • GEN_CLOSED # 执行结束

运行上述代码,输出结果如下

send方法的参数会成为暂停yield表达式的值,所以,仅当协程处于暂停状态是才能调用send方法。如果协程还未激活(GEN_CREATED 状态)要调用next(my_coro) 激活协程,也可以调用my_coro.send(None)

如果创建协程对象后立即把None之外的值发给它,会出现下述错误:

仔细看错误消息

can’t send non-None value to a just-started generator

最先调用next(my_coro) 这一步通常称为”预激“(prime)协程—即,让协程向前执行到第一个yield表达式,准备好作为活跃的协程使用。

再看一个两个值得协程

运行上述代码,输出结果如下

simple_coro2 协程的执行过程分为3个阶段,如下图所示

3257346462-593ff7d52f905_articlex

 

  1. 调用next(my_coro2),打印第一个消息,然后执行yield a,产出数字14.
  2. 调用my_coro2.send(28),把28赋值给b,打印第二个消息,然后执行 yield a + b 产生数字42
  3. 调用my_coro2.send(99),把99赋值给c,然后打印第三个消息,协程终止。

使用装饰器预激协程

我们已经知道,协程如果不预激,不能使用send() 传入非None 数据。所以,调用my_coro.send(x)之前,一定要调用next(my_coro)。为了简化,我们会使用装饰器预激协程。

终止协程和异常处理

协程中,为处理的异常会向上冒泡,传递给next函数或send方法的调用方,未处理的异常会导致协程终止。

看下边这个例子

执行上述代码结果如下

出错的原因是发送给协程的’123’值不能加到total变量上。出错后,如果再次调用 coro_avg.send(x) 方法 会抛出 StopIteration 异常。

由上边的例子我们可以知道,如果想让协程退出,可以发送给它一个特定的值。比如None和Ellipsis。(推荐使用Ellipsis,因为我们不太使用这个值)
从Python2.5 开始,我们可以在生成器上调用两个方法,显式的把异常发给协程。
这两个方法是throw和close。

这个方法使生成器在暂停的yield表达式处抛出指定的异常。如果生成器处理了抛出的异常,代码会向前执行到下一个yield表达式,而产出的值会成为调用throw方法得到的返回值。如果没有处理,则向上冒泡,直接抛出。

生成器在暂停的yield表达式处抛出GeneratorExit异常。如果生成器没有处理这个异常或者抛出了StopIteration异常,调用方不会报错。如果收到GeneratorExit异常,生成器一定不能产出值,否则解释器会抛出RuntimeError异常。

示例: 使用close和throw方法控制协程。

raise RuntimeError(‘This line should never run.’) 永远不会执行,因为只有未处理的异常才会终止循环,而一旦出现未处理的异常,协程会立即终止。

执行上述代码得到结果为:

上述代码,如果传入DemoException,协程不会中止,因为做了异常处理。

如果不管协程如何结束都想做些处理工作,要把协程定义体重的相关代码放入try/finally块中。

上述部分介绍了:

  • 生成器作为协程使用时的行为和状态
  • 使用装饰器预激协程
  • 调用方如何使用生成器对象的 .throw(…)和.close() 方法控制协程

下一部分将介绍:

  • 协程终止时如何返回值
  • yield新句法的用途和语义
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