Gevent源码之loop的实现
gevent之所以性能好，最主要就得益于对libev的封装，这里就来看看这部分具体的实现。。。
稍微看一下libev的用法就知道，libev将各种事件都定义为了watcher，这里包括了定时，io等等。。
在gevent主要就是对libev的loop以及watcher进行了封装。。这部分采用的是cython来写的。。
通过以前看的gevent的代码可以知道，所有建立的协程都有一个共同的parent协程，也就是hub协程，他有一个loop对象，其实就可以理解为gevnet通过hub协程来管理整个loop的运行。。。
loop是采用cython来编写的，代码在core.pyx里面。。。
先来看看它的一些属性的定义：
cdef libev.ev_loop* _ptr #libev的loop的引用
cdef public object error_handler
cdef libev.ev_prepare _prepare #这个prepare事件，每次在loop之前，都会调用它的回调
cdef public list _callbacks #当前loop对象上面挂起的所有回调的链表
cdef libev.ev_timer _timer0 #一个超时为0的timer，用于让loop立即返回对于这几个属性，上面的注释应该很清楚了。。。嗯，这里要感叹一下，用cython来写python的扩展还真的很方便。。。
好了，这里来看看构造函数吧：
#构造函数
def __init__(self, object flags=None, object default=None, size_t ptr=0):
cdef unsigned int c_flags
cdef object old_handler = None
#这个是注册每次event loop 之前的回调，每次loop开始之前，就会执行这里
#其实最终调用的时_run_callbacks方法
libev.ev_prepare_init(&self._prepare, gevent_run_callbacks)
#ifdef _WIN32
libev.ev_timer_init(&self._periodic_signal_checker, gevent_periodic_signal_check, 0.3, 0.3)
#endif
#注册这个timer的回调，这个回调其实什么都不做，主要的目的就是让event loop的循环立即退出，去处理回调
libev.ev_timer_init(&self._timer0, gevent_noop, 0.0, 0.0)
if ptr:
self._ptr = ptr
else:
c_flags = _flags_to_int(flags)
_check_flags(c_flags)
c_flags |= libev.EVFLAG_NOENV
if default is None:
default = True
if _default_loop_destroyed:
default = False
if default:
self._ptr = libev.gevent_ev_default_loop(c_flags)
if not self._ptr:
raise SystemError("ev_default_loop(%s) failed" % (c_flags, ))
#ifdef _WIN32
libev.ev_timer_start(self._ptr, &self._periodic_signal_checker)
libev.ev_unref(self._ptr)
#endif
else: #创建loop的引用，一般情况下都是在这里创建的
self._ptr = libev.ev_loop_new(c_flags)
if not self._ptr:
raise SystemError("ev_loop_new(%s) failed" % (c_flags, ))
if default or __SYSERR_CALLBACK is None:
set_syserr_cb(self._handle_syserr)
#在loop上面启动prepare，这样可以保证每次loop之前都执行了prepare的回调，也就是执行在loop上面注册的callback
libev.ev_prepare_start(self._ptr, &self._prepare)
libev.ev_unref(self._ptr)
self._callbacks = [] #初始化回调链表 这个还是很简单的，关于libev方面的东西这里就不细说了，代码首先初始化了prepare事件，并将其的回调设置为了gevent_run_callbacks方法，这个方法其实最终又是调用的当前loop对象的_run_callbacks方法来处理所有在当前loop上面挂起的回调。。。这样也就是说，每一次在运行loop的wait之前，都会先处理在当前loop上面挂起的回调。。这里就包括很多协程的switch啥的。。。
另外这里可以看到初始化了一个超时为0的timer，这个事干嘛用的呢，嗯，例如我们在运行当前loop上面挂起的所有的回调之后，这些回调中有可能又在当前loop上面挂起回调，为了让eventloop可以理解返回，接下来处理这些挂起的回调，那么就在当前eventloop上面挂起一个超时为0的timer，可以让loop立刻返回。
接下来就是构建libev的loop的过程，最后可以看到调用了ev_prepare_start方法来启动了prepare事件。。。
嗯，接下来看看loop对象是怎么处理挂在当前loop上的回调的，也就是_run_callbacks方法：
#在gevent_run_callbacks中其实也是调用这个方法来具体的运行所有的回调
#在每一次运行loop之前，都会执行这些回调
cdef _run_callbacks(self):
cdef callback cb
cdef object callbacks
cdef int count = 1000
libev.ev_timer_stop(self._ptr, &self._timer0)
while self._callbacks and count > 0:
callbacks = self._callbacks
self._callbacks = []
for cb in callbacks:
libev.ev_unref(self._ptr)
gevent_call(self, cb)
count -= 1
#在运行回调的时候有可能又加入了回调，所以这里进行定时
#因为这个定时的超时是0，所以让loop立即返回，可以处理回调
if self._callbacks:
libev.ev_timer_start(self._ptr, &self._timer0)其实代码比较简单吧，无非就是遍历回调的队列，然后执行，然后判断是否加入了新的回调，如果有的话，那么就启动那个超时为0的timer，让loop可以立即返回接着处理回调。。。
接下来再来看看loop的run方法吧。。。在hub协程中每次也就是调用这个方法来处理的：
#运行loop对象
def run(self, nowait=False, once=False):
CHECK_LOOP2(self)
cdef unsigned int flags = 0
if nowait:
flags |= libev.EVRUN_NOWAIT
if once:
flags |= libev.EVRUN_ONCE
with nogil:
#这里主要就是运行libev的loop
libev.ev_run(self._ptr, flags)这里代码也算是简单吧，其实就是运行libev的事件循环。。。。
好了。。。其实到这里loop的基本上的东西 就说的差不多了。。。。
那么接下来来看看loop上面是如何封装事件的吧。。。这里就拿IO事件来举例子了。。。。
对于I/O watcher的创建，一般情况下是在loop上面调用io方法：
#创建I/O watcher
#ifdef _WIN32
def io(self, libev.vfd_socket_t fd, int events, ref=True, priority=None):
return io(self, fd, events, ref, priority)
#else
def io(self, int fd, int events, ref=True, priority=None):
return io(self, fd, events, ref, priority)
#endif这里根据系统的不同分成两种，不过我们只需要关心下面一种就好了，windows的就暂时不考虑了。。。这里其实就是构建了一个I/O类型的watcher，构造函数，第一个是当前loop的引用，第二个是文件描述符，第三个是感兴趣的事件（读或者写）。。。
这里来看看IO watcher的源码定义吧：
#I/Owatcher的定义
cdef public class io(watcher) [object PyGeventIOObject, type PyGeventIO_Type]:
WATCHER_BASE(io) #通过这个宏定义了一些基本的属性，例如libev的 watcher 引用等
#这个其实其实就是启动watcher
def start(self, object callback, *args, pass_events=False):
CHECK_LOOP2(self.loop)
if callback is None:
raise TypeError('callback must be callable, not None')
self.callback = callback
if pass_events:
self.args = (GEVENT_CORE_EVENTS, ) + args
else:
self.args = args
LIBEV_UNREF
libev.ev_io_start(self.loop._ptr, &self._watcher) #在libev的loop上面启动这个io watcher
PYTHON_INCREF
ACTIVE
PENDING
#ifdef _WIN32
#io watcher的构造
def __init__(self, loop loop, libev.vfd_socket_t fd, int events, ref=True, priority=None):
if events & ~(libev.EV__IOFDSET | libev.EV_READ | libev.EV_WRITE):
raise ValueError('illegal event mask: %r' % events)
cdef int vfd = libev.vfd_open(fd)
libev.vfd_free(self._watcher.fd)
#初始化，并设置回调为gevent_callback_io
#在回调里面，会执行最开始watcher注册的回调，并会取消读写事件的注册
libev.ev_io_init(&self._watcher, gevent_callback_io, vfd, events)
self.loop = loop
if ref:
self._flags = 0
else:
self._flags = 4
if priority is not None:
libev.ev_set_priority(&self._watcher, priority)
#else
#一般就考虑这里的构造就好了，三个重要的参数分别是loop对象的引用，文件描述符，事件类型，一般情况下都不会带有优先级的
def __init__(self, loop loop, int fd, int events, ref=True, priority=None):
if fd < 0:
raise ValueError('fd must be non-negative: %r' % fd)
if events & ~(libev.EV__IOFDSET | libev.EV_READ | libev.EV_WRITE):
raise ValueError('illegal event mask: %r' % events)
#调用libev的方法来初始化I/O watcher
libev.ev_io_init(&self._watcher, gevent_callback_io, fd, events)
self.loop = loop
if ref:
self._flags = 0
else:
self._flags = 4
if priority is not None:
libev.ev_set_priority(&self._watcher, priority)
#endif
property fd:
def __get__(self):
return libev.vfd_get(self._watcher.fd)
def __set__(self, long fd):
if libev.ev_is_active(&self._watcher):
raise AttributeError("'io' watcher attribute 'fd' is read-only while watcher is active")
cdef int vfd = libev.vfd_open(fd)
libev.vfd_free(self._watcher.fd)
libev.ev_io_init(&self._watcher, gevent_callback_io, vfd, self._watcher.events)
property events:
def __get__(self):
return self._watcher.events
def __set__(self, int events):
if libev.ev_is_active(&self._watcher):
raise AttributeError("'io' watcher attribute 'events' is read-only while watcher is active")
libev.ev_io_init(&self._watcher, gevent_callback_io, self._watcher.fd, events)
property events_str:
def __get__(self):
return _events_to_str(self._watcher.events)
def _format(self):
return ' fd=%s events=%s' % (self.fd, self.events_str) 这里要注意WATCHER_BASE(io)是一个宏定义，他定义了一些基本的属性，例如libev的watcher引用等。。。
从构造函数中可以看到调用了libev的ev_io_init方法来初始化内部的I/O watcher引用，并设置了其回调为gevent_callback_io方法，在start方法中则调用了libev的ev_io_start方法来启动这个watcher，并记录了回调的方法。。。这里如果对libev有基本了解的话，通过上述代码就已经了解了I/O watcher的运行原理。。。
不过这里感觉有必要来说一下gevent_callback_io这个回调函数，也就是我们感兴趣的I/O事件发生了之后，会调用这个方法来处理。。。。
它的定义在callbacks.h以及callbacks.c中。。。而且是通过宏定义的方式来定义了很多类似的方法，例如gevent_callback_timer啥的。。。关于这部分的内容就不细说了。。直接来看看究竟调用的时什么代码吧：
//首先获取wather对象，然后调用回调
#define DEFINE_CALLBACK(WATCHER_LC, WATCHER_TYPE) \
static void gevent_callback_##WATCHER_LC(struct ev_loop *_loop, void *c_watcher, int revents) { \
struct PyGevent##WATCHER_TYPE##Object* watcher = GET_OBJECT(PyGevent##WATCHER_TYPE##Object, c_watcher, _watcher); \
gevent_callback(watcher->loop, watcher->_callback, watcher->args, (PyObject*)watcher, c_watcher, revents); \
}
首先获取对应的watcher对象，然后调用gevent_callback方法来调用在watcher上面注册的回调。。。
//对于所有的事件的回调，其实最终都是通过这个函数来处理的
static void gevent_callback(struct PyGeventLoopObject* loop, PyObject* callback, PyObject* args, PyObject* watcher, void *c_watcher, int revents) {
GIL_DECLARE;
PyObject *result, *py_events;
long length;
py_events = 0;
GIL_ENSURE;
Py_INCREF(loop);
Py_INCREF(callback);
Py_INCREF(args);
Py_INCREF(watcher);
gevent_check_signals(loop);
if (args == Py_None) {
args = __pyx_empty_tuple;
}
length = PyTuple_Size(args);
if (length < 0) {
gevent_handle_error(loop, watcher);
goto end;
}
if (length > 0 && PyTuple_GET_ITEM(args, 0) == GEVENT_CORE_EVENTS) {
py_events = PyInt_FromLong(revents);
if (!py_events) {
gevent_handle_error(loop, watcher);
goto end;
}
PyTuple_SET_ITEM(args, 0, py_events);
}
else {
py_events = NULL;
}
result = PyObject_Call(callback, args, NULL); //执行回调
if (result) {
Py_DECREF(result);
}
else {
gevent_handle_error(loop, watcher);
if (revents & (EV_READ|EV_WRITE)) { //这里可以看出，如果注册了读写事件，那么会取消，也就标示每一次读写，都需要重写注册事件
/* io watcher: not stopping it may cause the failing callback to be called repeatedly */
gevent_stop(watcher, loop);
goto end;
}
}
if (!ev_is_active(c_watcher)) {
/* Watcher was stopped, maybe by libev. Let's call stop() to clean up
* 'callback' and 'args' properties, do Py_DECREF() and ev_ref() if necessary.
* BTW, we don't need to check for EV_ERROR, because libev stops the watcher in that case. */
gevent_stop(watcher, loop);
}
end:
if (py_events) {
Py_DECREF(py_events);
PyTuple_SET_ITEM(args, 0, GEVENT_CORE_EVENTS);
}
Py_DECREF(watcher);
Py_DECREF(args);
Py_DECREF(callback);
Py_DECREF(loop);
GIL_RELEASE;
}
这里吧gevent_callback方法的代码列出来了。。。是因为有一部分需要注意，对于I/O事件类型，处理了回调之后，将会取消在loop上面挂起的I/O事件。。。
这样的话，对于每一次读写，都需要在loop上面注册。。。。嗯。。不过好处就是。。提供了同步的变成范式。。。
好了，到这里gevent的loop的实现就差不多了。。。