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文章标题:100道python面试题之-Python中的协程(Coroutine)是什么?它们与生成器有何不同?
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### Python中的协程(Coroutine)是什么? 协程(Coroutine)是一种多方协同的工作方式,它允许程序在多个任务之间切换,而无需操作系统的介入。协程不是进程或线程,其执行过程类似于Python函数调用,但具有在执行过程中主动让出(yield)控制流,并在适当的时候恢复(resume)执行的能力。在Python中,协程主要通过`async/await`语法实现,以及从Python 3.4版本开始引入的`asyncio`模块,为异步IO编程提供了更原生的支持。 协程的核心思想在于执行者对控制流的“主动让出”和“恢复”。相对于线程的“抢占式调度”,协程是一种“协作式调度”方式,即协程之间执行任务按照一定的顺序交替执行。协程特别适用于IO密集型任务的高并发场景,因为它们可以在等待IO操作(如网络请求、文件读写等)时挂起,释放CPU资源给其他任务使用,从而提高整体性能。 ### 协程与生成器的不同 协程和生成器(Generator)都是Python中用于异步编程的重要概念,但它们之间存在一些关键的区别: 1. **用途**: - **生成器**:主要用于创建迭代器,实现数据的懒加载和按需生成。生成器是一种特殊的迭代器,允许在迭代过程中按需生成数据,而不是一次性生成整个序列。 - **协程**:主要用于实现异步编程,处理并发任务。协程允许在单线程中交替执行多个任务,通过`async/await`语法和事件循环(Event Loop),协程可以在等待IO操作完成时挂起,释放CPU资源给其他任务使用。 2. **控制流**: - **生成器**:通过`yield`语句产生值,并在下一次调用时从上一次停止的地方继续执行。生成器函数的执行是由外部通过`next()`方法或迭代器的`__next__()`方法控制的。 - **协程**:通过`await`表达式暂停执行,等待异步操作完成。协程的执行是由事件循环控制的,协程之间的切换和恢复是由程序自身(通过`async/await`语法)和事件循环共同完成的。 3. **状态保存**: - **生成器**:会保存其局部状态,包括局部变量的值和指令指针位置。 - **协程**:同样保存其状态,但相比生成器,它们更加灵活,可以在不同的异步任务之间切换执行。 4. **语法**: - **生成器**:使用`def`定义函数,并在函数体中使用`yield`语句。 - **协程**:使用`async def`定义异步函数,并在函数体中使用`await`表达式。 5. **执行环境**: - **生成器**:通常在同步环境中使用,用于简化复杂迭代逻辑的实现。 - **协程**:在异步环境中使用,特别适用于处理IO密集型任务,如网络请求、文件读写等。 总的来说,生成器主要用于生成值的惰性计算,而协程是一种更通用、支持异步编程的概念。在异步编程中,协程是处理非阻塞操作的重要工具。
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