1?? 動機
greenlet 包是 Stackless 的副產品,其將微線程稱為 “tasklet” 。tasklet運行在偽并發中,使用channel進行同步數據交換。
一個”greenlet”,是一個更加原始的微線程的概念,但是沒有調度,或者叫做協程。這在你需要控制你的代碼時很有用。你可以自己構造微線程的 調度器;也可以使用”greenlet”實現高級的控制流。例如可以重新創建構造器;不同于Python的構造器,我們的構造器可以嵌套的調用函數,而被 嵌套的函數也可以 yield 一個值。(另外,你并不需要一個”yield”關鍵字,參考例子)。
Greenlet是作為一個C擴展模塊給未修改的解釋器的。
1.1?? 例子
假設系統是被控制臺程序控制的,由用戶輸入命令。假設輸入是一個個字符的。這樣的系統有如如下的樣子:
def process_commands(*args): while True: line='' while not line.endswith('\n'): line+=read_next_char() if line=='quit\n': print "are you sure?" if read_next_char()!="y": continue #忽略指令 process_commands(line)
現在假設你要把程序移植到GUI,而大多數GUI是事件驅動的。他們會在每次的用戶輸入時調用回調函數。這種情況下,就很難實現 read_next_char() 函數。我們有兩個不兼容的函數:
def event_keydown(key):
??? ??
def read_next_char():
??? ?? 需要等待 event_keydown() 的調用
你可能在考慮用線程實現。而 Greenlet 是另一種解決方案,沒有鎖和關閉問題。你啟動 process_commands() 函數,分割成 greenlet ,然后與按鍵事件交互,有如:
def event_keydown(key): g_processor.switch(key) def read_next_char(): g_self=greenlet.getcurrent() next_char=g_self.parent.switch() #跳到上一層(main)的greenlet,等待下一次按鍵 return next_char g_processor=greenlet(process_commands) g_processor.switch(*args) gui.mainloop()
這個例子的執行流程是: read_next_char() 被調用,也就是 g_processor 的一部分,它就會切換(switch)到他的父greenlet,并假設繼續在頂級主循環中執行(GUI主循環)。當GUI調用 event_keydown() 時,它切換到 g_processor ,這意味著執行會跳回到原來掛起的地方,也就是 read_next_char() 函數中的切換指令那里。然后 event_keydown() 的 key 參數就會被傳遞到 read_next_char() 的切換處,并返回。
注意 read_next_char() 會被掛起并假設其調用棧會在恢復時保護的很好,所以他會在被調用的地方返回。這允許程序邏輯保持優美的順序流。我們無需重寫 process_commands() 來用到一個狀態機中。
2?? 使用
2.1?? 簡介
一個 “greenlet” 是一個很小的獨立微線程。可以把它想像成一個堆棧幀,棧底是初始調用,而棧頂是當前greenlet的暫停位置。你使用greenlet創建一堆這樣的堆 棧,然后在他們之間跳轉執行。跳轉不是絕對的:一個greenlet必須選擇跳轉到選擇好的另一個greenlet,這會讓前一個掛起,而后一個恢復。兩 個greenlet之間的跳轉稱為 切換(switch) 。
當你創建一個greenlet,它得到一個初始化過的空堆棧;當你第一次切換到它,他會啟動指定的函數,然后切換跳出greenlet。當最終棧底 函數結束時,greenlet的堆棧又編程空的了,而greenlet也就死掉了。greenlet也會因為一個未捕捉的異常死掉。
例如:
from py.magic import greenlet def test1(): print 12 gr2.switch() print 34 def test2(): print 56 gr1.switch() print 78 gr1=greenlet(test1) gr2=greenlet(test2) gr1.switch()
最后一行跳轉到 test1() ,它打印12,然后跳轉到 test2() ,打印56,然后跳轉回 test1() ,打印34,然后 test1() 就結束,gr1死掉。這時執行會回到原來的 gr1.switch() 調用。注意,78是不會被打印的。
2.2?? 父greenlet
現在看看一個greenlet死掉時執行點去哪里。每個greenlet擁有一個父greenlet。父greenlet在每個greenlet初 始化時被創建(不過可以在任何時候改變)。父greenlet是當greenlet死掉時,繼續原來的位置執行。這樣,greenlet就被組織成一棵 樹,頂級的代碼并不在用戶創建的 greenlet 中運行,而稱為主greenlet,也就是樹根。
在上面的例子中,gr1和gr2都是把主greenlet作為父greenlet的。任何一個死掉,執行點都會回到主函數。
未捕獲的異常會波及到父greenlet。如果上面的 test2() 包含一個打印錯誤(typo),他會生成一個 NameError 而干掉gr2,然后執行點會回到主函數。traceback會顯示 test2() 而不是 test1() 。記住,切換不是調用,但是執行點可以在并行的棧容器間并行交換,而父greenlet定義了棧最初從哪里來。
2.3?? 實例
py.magic.greenlet 是一個 greenlet 類型,支持如下操作:
greenlet(run=None,parent=None)
??? 創建一個greenlet對象,而不執行。run是執行回調,而parent是父greenlet,缺省是當前greenlet。
greenlet.getcurrent()
??? 返回當前greenlet,也就是誰在調用這個函數。
greenlet.GreenletExit
??? 這個特定的異常不會波及到父greenlet,它用于干掉一個greenlet。
greenlet 類型可以被繼承。一個greenlet通過調用其 run 屬性執行,就是創建時指定的那個。對于子類,可以定義一個 run() 方法,而不必嚴格遵守在構造器中給出 run 參數。
2.4?? 切換
greenlet之間的切換發生在greenlet的 switch() 方法被調用時,這會讓執行點跳轉到greenlet的 switch() 被調用處。或者在greenlet死掉時,跳轉到父greenlet那里去。在切換時,一個對象或異常被發送到目標greenlet。這可以作為兩個greenlet之間傳遞信息的方便方式。例如:
def test1(x,y): z=gr2.switch(x+y) print z def test2(u): print u gr1.switch(42) gr1=greenlet(test1) gr2=greenlet(test2) gr1.switch("hello"," world")
這會打印出 “hello world” 和42,跟前面的例子的輸出順序相同。注意 test1() 和 test2() 的參數并不是在 greenlet 創建時指定的,而是在第一次切換到這里時傳遞的。
這里是精確的調用方式:
g.switch(obj=None or *args)
切換到執行點greenlet g,發送給定的對象obj。在特殊情況下,如果g還沒有啟動,就會讓它啟動;這種情況下,會傳遞參數過去,然后調用 g.run(*args) 。
垂死的greenlet
??? 如果一個greenlet的 run() 結束了,他會返回值到父greenlet。如果 run() 是異常終止的,異常會波及到父greenlet(除非是 greenlet.GreenletExit 異常,這種情況下異常會被捕捉并返回到父greenlet)。
除了上面的情況外,目標greenlet會接收到發送來的對象作為 switch() 的返回值。雖然 switch() 并不會立即返回,但是它仍然會在未來某一點上返回,當其他greenlet切換回來時。當這發生時,執行點恢復到 switch() 之后,而 switch() 返回剛才調用者發送來的對象。這意味著 x=g.switch(y) 會發送對象y到g,然后等著一個不知道是誰發來的對象,并在這里返回給x。
注意,任何嘗試切換到死掉的greenlet的行為都會切換到死掉greenlet的父greenlet,或者父的父,等等。最終的父就是 main greenlet,永遠不會死掉的。
2.5?? greenlet的方法和屬性
g.switch(obj=None or *args)
??? 切換執行點到greenlet g,同上。
g.run
??? 調用可執行的g,并啟動。在g啟動后,這個屬性就不再存在了。
g.parent
??? greenlet的父。這是可寫的,但是不允許創建循環的父關系。
g.gr_frame
??? 當前頂級幀,或者None。
g.dead
??? 判斷是否已經死掉了
bool(g)
??? 如果g是活躍的則返回True,在尚未啟動或者結束后返回False。
g.throw([typ,[val,[tb]]])
??? 切換執行點到greenlet g,但是立即拋出指定的異常到g。如果沒有提供參數,異常缺省就是 greenlet.GreenletExit 。根據異常波及規則,有如上面描述的。注意調用這個方法等同于如下:
def raiser(): raise typ,val,tb g_raiser=greenlet(raiser,parent=g) g_raiser.switch()
2.6?? Greenlet與Python線程
greenlet可以與Python線程一起使用;在這種情況下,每個線程包含一個獨立的 main greenlet,并擁有自己的greenlet樹。不同線程之間不可以互相切換greenlet。
2.7?? 活動greenlet的垃圾收集
如果不再有對greenlet對象的引用時(包括其他greenlet的parent),還是沒有辦法切換回greenlet。這種情況下會生成一個 GreenletExit 異常到greenlet。這是greenlet收到異步異常的唯一情況。應該給出一個 try .. finally 用于清理greenlet內的資源。這個功能同時允許greenlet中無限循環的編程風格。這樣循環可以在最后一個引用消失時自動中斷。
如果不希望greenlet死掉或者把引用放到別處,只需要捕捉和忽略 GreenletExit 異常即可。
greenlet不參與垃圾收集;greenlet幀的循環引用數據會被檢測到。將引用傳遞到其他的循環greenlet會引起內存泄露。
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