Python自动化运维之高级函数

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一、协程
1.1协程的概念
协程，又称微线程，纤程。英文名Coroutine。一句话说明什么是线程：协程是一种用户态的轻量级线程。（其实并没有说明白~）
那么这么来理解协程比较容易：
　　线程是系统级别的，它们是由操作系统调度；协程是程序级别的，由程序员根据需要自己调度。我们把一个线程中的一个个函数叫做子程序，那么子程序在执行过程中可以中断去执行别的子程序；别的子程序也可以中断回来继续执行之前的子程序，这就是协程。也就是说同一线程下的一段代码执行着执行着就可以中断，然后跳去执行另一段代码，当再次回来执行代码块的时候，接着从之前中断的地方开始执行。
比较专业的理解是：
　　协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此：协程能保留上一次调用时的状态（即所有局部状态的一个特定组合），每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态，换种说法：进入上一次离开时所处逻辑流的位置。
1.2 协程的优缺点
协程的优点：
　　（1）无需线程上下文切换的开销，协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能（但也因此，程序员必须自己承担调度的责任，同时，协程也失去了标准线程使用多CPU的能力）
　　（2）无需原子操作锁定及同步的开销
　　（3）方便切换控制流，简化编程模型
  　（4）高并发+高扩展性+低成本：一个CPU支持上万的协程都不是问题。所以很适合用于高并发处理。
协程的缺点：
　　（1）无法利用多核资源：协程的本质是个单线程,它不能同时将 单个CPU 的多个核用上,协程需要和进程配合才能运行在多CPU上.当然我们日常所编写的绝大部分应用都没有这个必要，除非是cpu密集型应用。
　　（2）进行阻塞（Blocking）操作（如IO时）会阻塞掉整个程序
2、Python中如何实现协程
2.1 yield实现协程
　　前文所述“子程序（函数）在执行过程中可以中断去执行别的子程序；别的子程序也可以中断回来继续执行之前的子程序”，那么很容易想到Python的yield，显然yield是可以实现这种切换的。

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def eater(name):     print("%s eat food" %name)     while True:         food = yield     print("done") g = eater("gangdan") print(g)

执行结果：

1	<generator object eater at 0x0000000002140FC0>

由执行结果可以证明g现在就是生成器函数


2.2 协程函数赋值过程
用的是yield的表达式形式，要先运行next()，让函数初始化并停在yield，然后再send() ，send会在触发下一次代码的执行时，给yield赋值
next()和send() 都是让函数在上次暂停的位置继续运行，

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def creater(name):     print('%s start to eat food' %name)     food_list = []     while True:         food = yield food_list         print('%s get %s ,to start eat' %(name,food))         food_list.append(food) # 获取生成器 builder = creater('tom') # 现在是运行函数，让函数初始化 next(builder) print(builder.send('包子')) print(builder.send('骨头')) print(builder.send('菜汤')) 执行结果：

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tom start to eat food tom get 包子 ,to start eat ['包子'] tom get 骨头 ,to start eat ['包子', '骨头'] tom get 菜汤 ,to start eat ['包子', '骨头', '菜汤']

需要注意的是每次都需要先运行next()函数，让程序停留在yield位置。
如果有多个这样的函数都需要执行next()函数，让程序停留在yield位置。为了防止忘记初始化next操作，需要用到装饰器来解决此问题

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def init(func):     def wrapper(*args,**kwargs):         builder = func(*args,**kwargs)         next(builder)    # 这个地方是关键可以使用builder.send("None")，第一次必须传入None。         return builder     return wrapper @init def creater(name):     print('%s start to eat food' %name)     food_list = []     while True:         food = yield food_list         print('%s get %s ,to start eat' %(name,food))         food_list.append(food) # 获取生成器 builder = creater("tom") # 现在是直接运行函数，无须再函数初始化 print(builder.send('包子')) print(builder.send('骨头')) print(builder.send('菜汤'))

执行结果：

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tom start to eat food tom get 包子 ,to start eat ['包子'] tom get 骨头 ,to start eat ['包子', '骨头'] tom get 菜汤 ,to start eat ['包子', '骨头', '菜汤'] 2.3 协程函数简单应用

请给Tom投喂食物

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def init(func):     def wrapper(*args,**kwargs):         builder = func(*args,**kwargs)         next(builder)         return builder     return wrapper @init def creater(name):     print('%s start to eat food' %name)     food_list = []     while True:         food = yield food_list         print('%s get %s ,to start eat' %(name,food))         food_list.append(food) def food():     builder = creater("Tom")     while True:         food = input("请给Tom投喂食物：").strip()         if food == "q":             print("投喂结束")             return 0         else:             builder.send(food) if __name__ == '__main__':     food()

执行结果：

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Tom start to eat food 请给Tom投喂食物：骨头 Tom get 骨头 ,to start eat 请给Tom投喂食物：菜汤 Tom get 菜汤 ,to start eat 请给Tom投喂食物：q 投喂结束

2.4 协程函数的应用
实现linux中"grep -rl error <目录>"命令，过滤一个文件下的子文件、字文件夹的内容中的相应的内容的功能程序
首先了解一个OS模块中的walk方法,能够把参数中的路径下的文件夹打开并返回一个元组

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>>> import os # 导入模块 >>> os.walk(r"E:\Python\script") #使用r 是让字符串中的符号没有特殊意义，针对的是转义 <generator object walk at 0x00000000035D3F10> >>> g = os.walk(r"E:\Python\script") >>> next(g) ('E:\\Python\\script', ['.idea', '函数'], [])

返回的是一个元组，第一个元素是文件的路径，第二个是文件夹，第三个是该路径下的文件
这里需要用到一个写程序的思想：面向过程编程
二、面向过程编程
面向过程：核心是过程二字，过程及即解决问题的步骤，基于面向过程设计程序就是一条工业流水线，是一种机械式的思维方式。流水线式的编程思想，在设计程序时，需要把整个流程设计出来
优点：
1：体系结构更加清晰
2：简化程序的复杂度
缺点：
可扩展性极其的差，所以说面向过程的应用场景是：不需要经常变化的软件，如：linux内核，httpd，git等软件

下面就根据面向过程的思想完成协程函数应用中的功能
目录结构：

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test ├── aa │   ├── bb1 │    │    └── file2.txt │   └── bb2 │       └── file3.txt └─ file1.txt 文件内容： file1.txt：error123 file2.txt：123 file3.txt：123error

程序流程
    第一阶段：找到所有文件的绝对路径
    第二阶段：打开文件
    第三阶段：循环读取每一行
    第四阶段：过滤“error”
    第五阶段：打印该行属于的文件名

第一阶段：找到所有文件的绝对路径
g是一个生成器，就能够用next()执行，每次next就是运行一次，这里的运行结果是依次打开文件的路径

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>>> import os >>> g = os.walk(r"E:\Python\script\函数\test") >>> next(g) ('E:\\Python\\script\\函数\\test', ['aa'], []) >>> next(g) ('E:\\Python\\script\\函数\\test\\aa', ['bb1', 'bb2'], ['file1.txt']) >>> next(g) ('E:\\Python\\script\\函数\\test\\aa\\bb1', [], ['file2.txt']) >>> next(g) ('E:\\Python\\script\\函数\\test\\aa\\bb2', [], ['file3.txt']) >>> next(g) Traceback (most recent call last):   File "<input>", line 1, in <module> StopIteration

我们在打开文件的时候需要找到文件的绝对路径，现在可以通过字符串拼接的方法把第一部分和第三部分进行拼接
用循环打开：

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import os dir_g = os.walk(r"E:\Python\script\函数\test") for dir_path in dir_g:     print(dir_path)

结果：

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('E:\\Python\\script\\函数\\test', ['aa'], []) ('E:\\Python\\script\\函数\\test\\aa', ['bb1', 'bb2'], ['file1.txt']) ('E:\\Python\\script\\函数\\test\\aa\\bb1', [], ['file2.txt']) ('E:\\Python\\script\\函数\\test\\aa\\bb2', [], ['file3.txt'])

将查询出来的文件和路径进行拼接，拼接成绝对路径

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import os dir_g = os.walk(r"E:\Python\script\函数\test") for dir_path in dir_g:     for file in dir_path[2]:         file = "%s\\%s" %(dir_path[0],file)         print(file)

执行结果：

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E:\Python\script\函数\test\aa\file1.txt E:\Python\script\函数\test\aa\bb1\file2.txt E:\Python\script\函数\test\aa\bb2\file3.txt

用函数实现:

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import os def search():     while True:         dir_name = yield         dir_g = os.walk(dir_name)         for dir_path in dir_g:             for file in dir_path[2]:                 file = "%s\\%s" %(dir_path[0],file)                 print(file) g = search() next(g) g.send(r"E:\Python\script\函数\test")

为了把结果返回给下一流程

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@init   # 初始化生成器 def search(target):     while True:         dir_name = yield         dir_g = os.walk(dir_name)         for pardir,_,files in dir_g:             for file in files:                 abspath = r"%s\%s" %(pardir,file)                 target.send(abspath)

第二阶段：打开文件

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@init def opener(target):     while True:         abspath=yield         with open(abspath,'rb') as f:             target.send((abspath,f))

第三阶段：循环读出每一行内容

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@init def cat(target):     while True:         abspath,f=yield #(abspath,f)         for line in f:             res=target.send((abspath,line))             if res:break

第四阶段：过滤

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@init def grep(pattern,target):     tag=False     while True:         abspath,line=yield tag         tag=False         if pattern in line:             target.send(abspath)             tag=True

第五阶段：打印该行属于的文件名

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@init def printer():     while True:         abspath=yield         print(abspath) g = search(opener(cat(grep('error'.encode('utf-8'), printer())))) g.send(r'E:\Python\script\函数\test')

执行结果：

1 2	E:\Python\script\函数\test\aa\file1.txt E:\Python\script\函数\test\aa\bb2\file3.txt