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

二、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。

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

<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：

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'))
运行结果：

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。

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：

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：

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：

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。

>>> import os # 导入模块
>>> os.walk(r"E:Pythonscript") #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:Pythonscript")
>>> 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。

三、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：

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：

>>> import os
>>> g = os.walk(r"E:Pythonscript函数  est")
>>> 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：

import os
dir_g = os.walk(r"E:Pythonscript函数  est")
for dir_path in dir_g:
   print(dir_path)
结果：

('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

import os
dir_g = os.walk(r"E:Pythonscript函数  est")
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：

E:Pythonscript函数testaaile1.txt
E:Pythonscript函数testaab1ile2.txt
E:Pythonscript函数testaab2ile3.txt
用函数实现:

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:Pythonscript函数  est")
为了把结果返回给下一流程

@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

@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

@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

@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

@init
def printer():
   while True:
       abspath=yield
       print(abspath)
g = search(opener(cat(grep('error'.encode('utf-8'), printer()))))
g.send(r'E:Pythonscript函数  est')
执行结果：

E:Pythonscript函数testaaile1.txt
E:Pythonscript函数testaab2ile3.txt

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作者：程序员小城
原文：https://blog.csdn.net/w17688977481/article/details/88688075
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