再探协程和线程的比较——实例

之前对比过在 IO 发生了上下文切换时线程和协程的对比

本文继续探讨几个细节。
例子来自 《流畅的Python》一书

例子是在控制台刷出一个旋转的 ‘/’ 字符
线程的写法：

• 创建一个任务，实现在控制台每隔 0.1 秒打印一个 符号 ‘|/-'中的一个，当然是循环打印，以给视觉留下一个旋转针的感觉。
• 主线程假设是在做其它的事情

import itertools
import threading
import time
import sys


class Signal:
    go = True


def spin(msg, signal):
    write = sys.stdout.write
    flush = sys.stdout.flush
    for char in itertools.cycle("|/-\\"):
        status = char + ' ' + msg
        write(status)
        flush()
        write('\x08' * len(status))
        time.sleep(0.1)
        if not signal.go:
            break
        write(' ' * len(status) + '\x08' * len(status))


def slow_function():
    time.sleep(3)
    return 42


def supervisor():
    signal = Signal()
    spinner = threading.Thread(target=spin, args=('doing', signal))
    print("spin object:", spinner)
    spinner.start()
    result = slow_function()
    signal.go = False
    spinner.join()
    return result


def main():
    result = supervisor()
    print("Answer:", result)


if __name__ == '__main__':
    main()

• itertools 包有一个现成的循环遍历的 cycle 工具，这个是一个迭代器
• Signal 类里面其实没有什么内容，作为一个名字空间的作用，维护一个控制线程终止的遍历 go，我们应该也可以不使用一个类，直接声明一个全局的变量，但是不够优雅，不是一个好习惯
• supervisor 这是一个权力高于 spin 任务的管理类，它做的事情是创建线程，开启，终止，关闭之类的动作，还负责其它任务如 slow_function 这种调度

这个框架可以用来处理那些需要让用户等待，但耗时任务时不那么无聊的慢任务，已经我把它改成一个装饰器，放到我的代码库里

我们说，IO任务，尽量使用异步协程来处理
它比线程的好处有很多，
第一个是，代码不需要另辟蹊径取一个线程，同时要考虑一些锁，临界区，以及线程管理的问题。当然协程也是有一些代价的，它在低版本 Python 支持的不是那么好，同时，像 yield, yield from 装饰器 ayncio.coroutine 经历了一些变化，到现在 Python3.10 的 async await语法，对用户来说，有一些困惑。

• yield 最初在 Python 2.4 以前的版本，只是作为生成器声明的手段，起一个让出 CPU 控制权的作用，但是它不能从外部向内部传递数据
• 于是 Python2.5 丰富了 yield 的功能，使得它不仅可以 yield 生成一个值出去，还可以通过在左边放置一个变量接收数据，从而在一个最小集合里支持了协程的基本语义
• Python3.3 增加了几乎是 Python 语言中最难索解的yield from 语法 和 asyncio包
• Python3.7 引进了 aysnc 和 await 语法。await 几乎是 yield from 的取代
• Python3.8 禁用了 aysnc.coroutine 的装饰器声明协程的方式，正式鼓励用户使用 async await， 协程的语义趋于稳定

到 Python3.8 后，基本上，我们可以用 async await 来写协程。

上面的例子用协程的写法如下：

import asyncio
import sys
import itertools


async def spin(msg):
    write = sys.stdout.write
    flush = sys.stdout.flush
    for char in itertools.cycle('|/-\\'):
        status = char + ' ' + msg
        write(status)
        flush()
        write('\x08' * len(status))
        try:
            await asyncio.sleep(0.05)
        except asyncio.CancelledError:
            break

    write(' ' * len(status) + '\x08' * len(status))


async def slow_function():
    await asyncio.sleep(3)
    return 42


async def supervisor():
    spinner = asyncio.create_task(spin('thiking'))
    print('spinner object: ', spinner)
    result = await slow_function()
    spinner.cancel()
    return result


def main():
    loop = asyncio.get_event_loop()
    result = loop.run_until_complete(supervisor())
    loop.close()
    print("Answer:", result)

if __name__ == '__main__':
    main()

• spin函数在线程写法中，它是作为线程的target任务，改成协程之后，这自然就对应了一个协程
• IO aysnio.sleep 等待处 声明为await ，代表此处会让出控制权
• 搭档任务 slow_function() 也必须是一个协程。在第一种写法里，slow_function 在主线程 和supervisor 一起同步运作