1   動機

greenlet 包是 Stackless 的副產(chǎn)品，其將微線程稱為 “tasklet” 。tasklet運行在偽并發(fā)中，使用channel進行同步數(shù)據(jù)交換。

一個”greenlet”，是一個更加原始的微線程的概念，但是沒有調(diào)度，或者叫做協(xié)程。這在你需要控制你的代碼時很有用。你可以自己構(gòu)造微線程的 調(diào)度器；也可以使用”greenlet”實現(xiàn)高級的控制流。例如可以重新創(chuàng)建構(gòu)造器；不同于Python的構(gòu)造器，我們的構(gòu)造器可以嵌套的調(diào)用函數(shù)，而被 嵌套的函數(shù)也可以 yield 一個值。(另外，你并不需要一個”yield”關(guān)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(shè)系統(tǒng)是被控制臺程序控制的，由用戶輸入命令。假設(shè)輸入是一個個字符的。這樣的系統(tǒng)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(xiàn)在假設(shè)你要把程序移植到GUI，而大多數(shù)GUI是事件驅(qū)動的。他們會在每次的用戶輸入時調(diào)用回調(diào)函數(shù)。這種情況下，就很難實現(xiàn) read_next_char() 函數(shù)。我們有兩個不兼容的函數(shù):

def event_keydown(key):
    ??

def read_next_char():
    ?? 需要等待 event_keydown() 的調(diào)用

你可能在考慮用線程實現(xiàn)。而 Greenlet 是另一種解決方案，沒有鎖和關(guān)閉問題。你啟動 process_commands() 函數(shù)，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(zhí)行流程是： read_next_char() 被調(diào)用，也就是 g_processor 的一部分，它就會切換(switch)到他的父greenlet，并假設(shè)繼續(xù)在頂級主循環(huán)中執(zhí)行(GUI主循環(huán))。當GUI調(diào)用 event_keydown() 時，它切換到 g_processor ，這意味著執(zhí)行會跳回到原來掛起的地方，也就是 read_next_char() 函數(shù)中的切換指令那里。然后 event_keydown() 的 key 參數(shù)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(shè)其調(diào)用棧會在恢復(fù)時保護的很好，所以他會在被調(diào)用的地方返回。這允許程序邏輯保持優(yōu)美的順序流。我們無需重寫 process_commands() 來用到一個狀態(tài)機中。

2   使用

2.1   簡介

一個 “greenlet” 是一個很小的獨立微線程?？梢园阉胂癯梢粋€堆棧幀，棧底是初始調(diào)用，而棧頂是當前greenlet的暫停位置。你使用greenlet創(chuàng)建一堆這樣的堆 棧，然后在他們之間跳轉(zhuǎn)執(zhí)行。跳轉(zhuǎn)不是絕對的：一個greenlet必須選擇跳轉(zhuǎn)到選擇好的另一個greenlet，這會讓前一個掛起，而后一個恢復(fù)。兩 個greenlet之間的跳轉(zhuǎn)稱為 切換(switch) 。

當你創(chuàng)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(shù)，然后切換跳出greenlet。當最終棧底 函數(shù)結(jié)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(zhuǎn)到 test1() ，它打印12，然后跳轉(zhuǎn)到 test2() ，打印56，然后跳轉(zhuǎn)回 test1() ，打印34，然后 test1() 就結(jié)束，gr1死掉。這時執(zhí)行會回到原來的 gr1.switch() 調(diào)用。注意，78是不會被打印的。

2.2   父greenlet

現(xiàn)在看看一個greenlet死掉時執(zhí)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(chuàng)建(不過可以在任何時候改變)。父greenlet是當greenlet死掉時，繼續(xù)原來的位置執(zhí)行。這樣，greenlet就被組織成一棵 樹，頂級的代碼并不在用戶創(chuàng)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(zhí)行點都會回到主函數(shù)。

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(zhí)行點會回到主函數(shù)。traceback會顯示 test2() 而不是 test1() 。記住，切換不是調(diào)用，但是執(zhí)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(chuàng)建一個greenlet對象，而不執(zhí)行。run是執(zhí)行回調(diào)，而parent是父greenlet，缺省是當前greenlet。

greenlet.getcurrent()

    返回當前greenlet，也就是誰在調(diào)用這個函數(shù)。

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(diào)用其 run 屬性執(zhí)行，就是創(chuàng)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(gòu)造器中給出 run 參數(shù)。

2.4   切換

greenlet之間的切換發(fā)生在greenlet的 switch() 方法被調(diào)用時，這會讓執(zhí)行點跳轉(zhuǎn)到greenlet的 switch() 被調(diào)用處?；蛘咴趃reenlet死掉時，跳轉(zhuǎn)到父greenlet那里去。在切換時，一個對象或異常被發(fā)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(shù)并不是在 greenlet 創(chuàng)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(diào)用方式:

g.switch(obj=None or *args)

切換到執(zhí)行點greenlet g，發(fā)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(shù)過去，然后調(diào)用 g.run(*args) 。

垂死的greenlet

    如果一個greenlet的 run() 結(jié)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(fā)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(fā)生時，執(zhí)行點恢復(fù)到 switch() 之后，而 switch() 返回剛才調(diào)用者發(fā)送來的對象。這意味著 x=g.switch(y) 會發(fā)送對象y到g，然后等著一個不知道是誰發(fā)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(zhí)行點到greenlet g，同上。

g.run

    調(diào)用可執(zhí)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(chuàng)建循環(huán)的父關(guān)系。

g.gr_frame

    當前頂級幀，或者None。

g.dead

    判斷是否已經(jīng)死掉了

bool(g)

    如果g是活躍的則返回True，在尚未啟動或者結(jié)束后返回False。

g.throw([typ,[val,[tb]]])

    切換執(zhí)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(shù)，異常缺省就是 greenlet.GreenletExit 。根據(jù)異常波及規(guī)則，有如上面描述的。注意調(diào)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(yīng)該給出一個 try .. finally 用于清理greenlet內(nèi)的資源。這個功能同時允許greenlet中無限循環(huán)的編程風格。這樣循環(huán)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(huán)引用數(shù)據(jù)會被檢測到。將引用傳遞到其他的循環(huán)greenlet會引起內(nèi)存泄露。

最新評論