Python高级编程之生成器(Generator)与coroutine(二):coroutine介绍

lujiguo115

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　　上一篇文章Python高级编程之生成器(Generator)与coroutine(一):Generator中，我们介绍了什么是Generator，以及写了几个使用Generator Function的示例，这一小节，我们会介绍Python的coroutine，以及会有一个小例子，再接下来的文章中会以代码的形式一步步介绍coroutine的高级用法。
　　coroutine(协程)
　　什么是coroutine？coroutine跟Generator有什么区别？下面先看一段代码：



1 def grep_co(pattern):
2     print "Lookin for %s" % pattern
3     while True:
4         # 执行完下面这句，函数挂起，等待接收数据,通过send()函数
5         # yield line
6         line = (yield )
7         if pattern in line:
8             print line
　　
　　grep_co就是一个coroutine，从代码的角度来看，coroutine跟generator的唯一区别就是在第6行，coroutine是



line = (yield)
　　而Generator是：



yield line
　　那么这两者有什么区别呢？先别急，我们接着往下看：
　　在Python2.5及之后的版本中，yield可以用作为表达式，就是gerp_co()函数中的这种用法。那么问题来了，gerp_co()函数中的line的值应该是多少？这个值是谁给他的？
　　答案很简单：line的值是我们(grep_co())的调用者发送过去的。怎么发送的？Easy！使用send(value)函数即可。先来看下执行效果：



1 >>> def grep_co(pattern):
2     print "Looking for %s" %pattern
3     while True:
4         line = (yield)
5         if pattern in line:
6             print line
7
8            
9 >>> g = grep_co("python")
10 >>> g
11 <generator object grep_co at 0x01FA3B98>
　　跟Generator一样，当调用gerp_co("python")的时候，并不会立即执行grep_co函数，而是会返回一个generator类型的对象，同样是在这个对象调用了next()的时候才会开始执行这个函数：



>>> g.next()
Looking for python
　　调用了next()函数之后，函数开始执行，执行到第6行，也就是line = (yield)这一行代码的时候，碰到了yield关键字，跟Generator一样，此时，整个函数会挂起，由于yield后面没有跟随其他的变量(一般情况下，coroutine中的yield语句也不会跟随返回值，这个后面会讲到)，所以此时不会返回任何数据，只是单纯的保存执行环境并挂起暂停执行。
　　既然coroutine跟Generator一样碰到yield关键字会挂起，那么是不是也跟Generator一样调用next()函数继续执行呢？其实你如果能够这样想我会很高兴，说明你有在认真的看，O(&cap;_&cap;)O~。不幸的是想法是好的，可惜是错的，O(&cap;_&cap;)O哈哈~，应该使用send(value)函数。接着上面往下走，上面调用了g.next(),函数开始执行，碰到了yield关键字，函数挂起暂停执行，现在调用g.send("I love python")函数，执行结果如下：



>>> g.send("Hello,I love python")
Hello,I love python
　　可以看到，send 函数有一个参数，这个参数就是传递个line这个变量的。调用了send("I love python")这个函数之后，grep_co()这个函数会接着上次挂起的地方往下执行，也就是在第六行line = (yield)这个地方，send("I love python")函数的参数会被传递给line这个变量，然后接着往下执行，直到执行完毕或者再次碰到yield关键字。在这个例子中，line的值是"I love pyhton",pattern的值是"python",if判断为真，打印输出line，接着往下执行，因为是在一个无限循环当中，再次碰到了yield这个关键字，挂起并暂停。所以我们会看到上面的执行结果。



>>> g.send("Life is short,Please use Python")
>>> g.send("Life is short,Please use python")
Life is short,Please use python
　　我们再继续调用send(value)函数，会重复上面的执行过程。
　　讲了这么多，那么什么才是coroutine呢？我相信聪明的你应该已经猜到了：
　　所谓的coroutine，也就是一个包含有yield关键字的函数，但是跟Generator不同的是，coroutine会以value = (yield)的方式使用yield关键字，并且接受调用者通过send(value)函数发送过来的数据，然后消费这个数据(consume the value)。
　　在使用coroutine，有一点很需要注意的就是：所有的coroutine必须要先调用.next()或者send(None)才行。在调用send传入非None值前，生成器必须处于挂起状态，否则将抛出异常。当然，也可以使用.next()恢复生成器，只不过此时coroutine接收到的value为None。
　　可以调用.close()关闭coroutine。关闭coroutine之后，再次调用.nect()或者.send(value)之后会抛出异常。



>>> g.close()
>>> g.send("corotuine has already closed")
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#16>", line 1, in <module>
g.send("corotuine has already closed")
StopIteration
>>>
　　.close()会抛出GeneratorExit异常，我们可以在代码中捕获并处理这个异常，而且一般情况下也应该处理这个异常。



1 def grep(pattern):
2     print "Looking for %s" %pattern
3     try:
4         while True:
5             line = (yield)
6             if pattern in line:
7                 print line
8     except GeneratorExit:
9         print "Going away.Goodbye"
　　当然也可以通过throw()函数在生成器内部抛出一个指定的异常。



>>> g.send("Life is short,please use python")
Life is short,please use python
>>> g.throw(RuntimeError,"You'ar hosed")
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#14>", line 1, in <module>
g.throw(RuntimeError,"You'ar hosed")
File "<pyshell#10>", line 5, in grep
line = (yield)
RuntimeError: You'ar hosed
　　好了，coroutine已经介绍的差不多了，我们可以看到coroutine可以很方便的挂起和执行，也有多个人口点和出口点，而普通的函数一般只有一个入口点和出口点。
　　Generator和coroutine用起来很像，但是仅此而已，Generator和coroutine是两个完全不相同的概念。Generator产生(返回)数据用来在迭代(iterator)中使用，而coroutine则是需要其他的地方发送数据过来，从而消费数据(consume value)。
　　接下来讲的是使用coroutine要注意的地方：
　　第一，就是千万别忘记了在使用coroutine前要先调用.next()函数。但是这一点经常容易忘记，所以可以使用一个function decorator.



1 # 作为装饰器用，因为经常容易会忘记调用.next()函数
2 def coroutine(func):
3     def start(*args,**kargs):
4         cr = func(*args,**kargs)
5         cr.next()
6         return cr
7     return start
　　第二：最好是不要把Generator和coroutine混合在一起用，也就是receive_value = (yield return_value)这种方式来用。因为这会很难以理解，而且也会出现某些很诡异的情况。先看代码：



1 def countdown_co(n):
2     print "Counting down from ",n
3     while n >= 0:
4         newvalue = (yield n)
5         # 如果接收到了newvalue，则重新设置n
6         if newvalue is not None:
7             n = newvalue
8         else:
9             n -= 1
　　代码很简单，同时使用了coroutine和Generator，诡异的情况发生了。先是写一个函数test_countdown_co():



1 def test_countdown_co():
2     c = countdown_co(5)
3     for n in c:
4         print n
5         if 5 == n:
6             c.send(3)
　　然后在IDLE终端调用这个函数，可以看到函数的执行结果为:



>>> test_countdown_co()
Counting down from  5
5
2
1
0
　　现在，我们在IDLE终端直接输入上面的test_countdown_co()代码来测试countdown_co()函数：



>>> c = countdown_co(5)
>>> for n in c:
print n
if 5 == n:
c.send(3)

Counting down from  5
5
3
2
1
0
>>>
　　可以看到一样的代码，执行结果却不一样，好诡异啊！到现在我都没有想明白这是为什么。如果有谁知道原因，请告诉我，O(&cap;_&cap;)O谢谢！
　　好了！这一篇介绍coroutine的Blog也写好了。接下来的文章会以完整的代码的形式来介绍coroutine的一些高级用法。敬请期待。O(&cap;_&cap;)O哈哈~