深入理解Python协程：从生成器到协程编程-优快云博客

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深入理解Python协程：从生成器到协程编程

interpy-zh 📘《Python进阶》（Intermediate Python - Chinese Version）项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/in/interpy-zh

什么是协程

协程(Coroutine)是Python中一种强大的编程概念，它允许函数在执行过程中暂停并在稍后恢复执行。与生成器类似，但协程更侧重于数据的消费而非生产。协程为编写异步代码提供了优雅的解决方案，特别适合处理I/O密集型任务。

协程与生成器的区别

虽然协程和生成器都使用yield关键字，但它们的用途截然不同：

生成器：主要用于数据的生成和迭代，是数据生产者
协程：主要用于数据的接收和处理，是数据消费者

创建简单协程

让我们从一个基础协程示例开始：

def simple_coroutine():
    print("协程启动")
    x = yield
    print("接收到值:", x)

使用这个协程：

coro = simple_coroutine()
next(coro)  # 启动协程，输出"协程启动"
coro.send(42)  # 发送值，输出"接收到值: 42"

实用协程示例：模式匹配

下面是一个更实用的协程示例，模拟grep功能：

def grep(pattern):
    print(f"正在搜索模式: {pattern}")
    while True:
        line = (yield)
        if pattern in line:
            print(f"找到匹配: {line}")

使用这个协程：

search = grep("python")
next(search)  # 启动协程
search.send("我喜欢编程")
search.send("Python很有趣")  # 会打印匹配行
search.send("python很强大")  # 会打印匹配行
search.close()  # 关闭协程

协程的关键操作

启动协程：使用next()或send(None)启动协程
发送数据：使用send(value)向协程发送数据
关闭协程：使用close()方法关闭协程
异常处理：可以通过throw()方法向协程抛出异常

协程的生命周期

协程有四种状态：

GEN_CREATED：等待开始执行
GEN_RUNNING：解释器正在执行
GEN_SUSPENDED：在yield表达式处暂停
GEN_CLOSED：执行结束

协程的实际应用

协程特别适合以下场景：

事件驱动编程
异步I/O操作
状态机实现
管道数据处理
协作式多任务

协程的进阶用法

协程装饰器

为了避免忘记调用next()启动协程，可以使用装饰器：

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

@coroutine
def grep(pattern):
    # 实现同上
    ...

协程管道

协程可以组成处理管道：

@coroutine
def grep(pattern, target):
    while True:
        line = (yield)
        if pattern in line:
            target.send(line)

@coroutine
def printer():
    while True:
        line = (yield)
        print(line)

prnt = printer()
search = grep('python', prnt)