1、需求一:向百度发送请求搜索关键字“alex”,有如下两种方式:
import requests
ret = requests.get('https://www.baidu.com/s?wd=alex')
方式二(socket方式,也是requests的原理):
import socket
sk = socket.socket()
# 与百度创建连接: 阻塞
sk.connect(('www.baidu.com',80))
# 跟说百度我要什么?
sk.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')
# 等着接收百度给我的回复
chunk_list = []
while 1:
chunk = sk.recv(8096)
if not chunk:
break
chunk_list.append(chunk)
body = b''.join(chunk_list)
print(body.decode('utf8'))
2、需求二:向百度发送请求搜索三个关键字
import requests
key_list = ['alex','db','sb']
for item in key_list:
ret = requests.get('https://www.baidu.com/s?wd=%s' %item)
import socket
def get_data(key):
client = socket.socket()
# 跟百度创建连接: 阻塞
client.connect(('www.baidu.com',80))
# 跟百度说我要什么?
client.sendall(b'GET /s?wd='+key.encode('utf-8')+b' HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')
# 我等着接收百度给我的回复
chunk_list = []
while True:
chunk = client.recv(8096)
if not chunk:
break
chunk_list.append(chunk)
body = b''.join(chunk_list)
print(body.decode('utf-8'))
key_list = ['alex','db','sb']
for item in key_list:
get_data(item)
方式二:
分析上述需求二的代码,我们发现,这两种方式去向浏览器发送请求的时候都是串行的,也就是等第一个请求得到响应之后再发送下一个请求,并没有实现并发。现在你可能会想:可以创建多线程来分别去发送请求,代码如下:
# #################### 解决并发:多线程 ####################
import threading
key_list = ['alex','db','sb']
for item in key_list:
t = threading.Thread(target=get_data,args=(item,))
t.start()
多线程虽然提高了效率,实现了并发,但是同时也浪费了资源,那我们想一下能不能用单线程实现并发,也就是这个线程去发送完第一个请求(IO请求)后不等待相应结果,而是直接去发送第二个请求,再继续发送第三个请求,等请求响应之后才去处理响应结果,这样就实现了单线程并发,即节省了资源又实现了并发,那具体怎么实现呢?
首先需要解决两个问题:
第一:如何判断是IO请求?
第二:如何知道响应数据回来了?
# ################ 解决并发:单线程+IO不等待 ################
import socket
import select
client1 = socket.socket()
client1.setblocking(False) # 将原来阻塞的位置变成非阻塞(报错)
try:
client1.connect(('www.baidu.com',80))
except BlockingIOError as e:
pass
client2 = socket.socket()
client2.setblocking(False) # 将原来阻塞的位置变成非阻塞(报错)
try:
client2.connect(('www.sogou.com',80))
except BlockingIOError as e:
pass
client3 = socket.socket()
client3.setblocking(False) # 将原来阻塞的位置变成非阻塞(报错)
try:
client3.connect(('www.sina.com.cn',80))
except BlockingIOError as e:
pass
socket_list = [client1,client2,client3]
conn_list = [client1,client2,client3]
while True:
rlist,wlist,elist = select.select(socket_list,conn_list,[],0.005)
# rlist中表示已经接收到数据的socket对象
# wlist中表示已经连接成功的socket对象
for sk in wlist:
if sk == client1:
sk.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')
elif sk == client2:
sk.sendall(b'GET /web?query=fdf HTTP/1.0\r\nhost:www.sogou.com\r\n\r\n')
else:
sk.sendall(b'GET /mid/search.shtml?q=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.sina.com.cn\r\n\r\n')
conn_list.remove(sk)
for sk in rlist:
chunk_list = []
while True:
try:
chunk = sk.recv(8096)
if not chunk:
break
chunk_list.append(chunk)
except BlockingIOError as e:
break
body = b''.join(chunk_list)
print('------------>',body)
sk.close()
socket_list.remove(sk)
if not socket_list:
break
上面示例可以进行封装,但是封装前先来看这样两段代码:
# 代码一:
v = [
[11,22], # 每个都有一个append方法
[22,33], # 每个都有一个append方法
[33,44], # 每个都有一个append方法
]
for item in v:
print(item.append)
# 代码二(为了不改变for循环代码,可以进行如下封装)
class Foo(object):
def __init__(self,data):
self.row = data
def append(self,item):
self.row.append(item)
v = [
Foo([11,22]), # 每个都有一个append方法
Foo([22,33]), # 每个都有一个append方法
Foo([33,44]), # 每个都有一个append方法
]
for item in v:
print(item.append)
# ############## 单线程并发高级版:封装上面示例 ##############
import socket
import select
class Req(object):
def __init__(self,sk,func):
self.sock = sk
self.func = func
def fileno(self):
return self.sock.fileno()
class Nb(object):
def __init__(self):
self.conn_list = []
self.socket_list = []
def add(self,url,func):
client = socket.socket()
client.setblocking(False) # 非阻塞
try:
client.connect((url, 80))
except BlockingIOError as e:
pass
obj = Req(client,func)
self.conn_list.append(obj)
self.socket_list.append(obj)
def run(self):
while True:
rlist,wlist,elist = select.select(self.socket_list,self.conn_list,[],0.005)
for sk in wlist:
# 发生变换的req对象
sk.sock.sendall(b'GET /s?wd=alex HTTP/1.0\r\nhost:www.baidu.com\r\n\r\n')
self.conn_list.remove(sk)
for sk in rlist:
chunk_list = []
while True:
try:
chunk = sk.sock.recv(8096)
if not chunk:
break
chunk_list.append(chunk)
except BlockingIOError as e:
break
body = b''.join(chunk_list)
sk.func(body)
sk.sock.close()
self.socket_list.remove(sk)
if not self.socket_list:
break
def baidu_repsonse(body):
print('百度下载结果:',body)
def sogou_repsonse(body):
print('搜狗下载结果:', body)
def sina_repsonse(body):
print('新浪下载结果:', body)
t1 = Nb()
t1.add('www.baidu.com',baidu_repsonse)
t1.add('www.sogou.com',sogou_repsonse)
t1.add('www.sina.com.cn',sina_repsonse)
t1.run()
封装版
1、socket默认是否是阻塞的?阻塞体现在哪里?
是,体现在等待连接和等待接收数据。
2、如何让socket编程非阻塞?
通过设置client.setblocking(False)
3、IO多路复用作用?
检测多个socket是否已经发生变化(是否已经连接成功/是否已经获取数据)(可写/可读)
操作系统检测socket是否发生变化,有三种模式:
select:最多1024个socket,循环去检测;
poll:不限制监听socket个数,循环去检测(水平触发);
epoll:不限制监听socket个数,回调方式(边缘触发);
Python模块:
select.select
select.epoll(windows不支持,linux中可以用)
4、提高并发方案:
- 多进程
- 多线程
- 异步非阻塞模块(Twisted), 爬虫中学的scrapy框架(内部是用单线程完成并发)
5、什么是异步非阻塞?
- 非阻塞,不等待。
比如创建socket对某个地址进行connect、获取接收数据recv时默认都会等待(连接成功或接收到数据),才执行后续操作。
如果设置setblocking(False),以上两个过程就不再等待,但是会报BlockingIOError的错误,只要捕获即可。
- 异步,通知,执行完成之后自动执行回调函数或自动执行某些操作(通知)。
比如做爬虫中向某个地址baidu.com发送请求,当请求执行完成之后自动执行回调函数。
6、什么是同步阻塞?
- 阻塞:等
- 同步:按照顺序逐步执行,例如:
key_list = ['alex','db','sb']
for item in key_list:
ret = requests.get('https://www.baidu.com/s? wd=%s' %item)
print(ret.text)
并发编程有三种方式:
多线程 Thread
多进程 Process
多协程 Coroutine
进程和线程都是操作系统中存在的,而协程是由程序员创造出来的一个不是真实存在的东西。
协程:是微线程,对一个线程进行分片,使得线程在代码块之间进行来回切换执行,而不是原来的逐行执行。如下示例:
import greenlet
# 引入greenlet模块帮助我们实现协程,安装方式:pip3 install greenlet
def f1():
print(11)
gr2.switch()
print(22)
gr2.switch()
def f2():
print(33)
gr1.switch()
print(44)
gr1 = greenlet.greenlet(f1) # 创建协程 gr1
gr2 = greenlet.greenlet(f2) # 创建协程 gr2
gr1.switch() # 执行协程gr1
创建协程
分析:单纯的协程没有意义,反而可能会让性能降低,那么协程的存在意义在哪里呢?结合上面单线程实现并发的示例,思考一下假如当我们执行了一段代码后遇到IO操作,此时我们不再等待,而是切换到另一段代码去执行,然后遇到IO操作的时候再去切换,这样是不是也能提高性能,实现并发,但是greenlet只能做协程,不能实现遇到IO就切换,所以协程如果再加上遇到IO就切换,那么便能实现单线程并发了。那么谁能做到遇到IO就切换呢?那就是另外一个模块geven,安装方法:pip3 install gevent。
gevent内部要依赖greenlet,也就是greenlet + IO切换,所以gevent就牛逼了!写法如下:
from gevent import monkey
monkey.patch_all() # 以后代码中遇到IO都会自动执行greenlet的switch进行切换
import requests
import gevent
def get_page1(url):
ret = requests.get(url)
print(url,ret.content)
def get_page2(url):
ret = requests.get(url)
print(url,ret.content)
def get_page3(url):
ret = requests.get(url)
print(url,ret.content)
gevent.joinall([
gevent.spawn(get_page1, 'https://www.python.org/'), # 创建协程1
gevent.spawn(get_page2, 'https://www.yahoo.com/'), # 创建协程2
gevent.spawn(get_page3, 'https://github.com/') # 创建协程3
])
面通过gevent实现了单线程并发,提高了效率,通过对比,我们发现,上面IO多路复用的示例中是一个线程在不停的执行,而是gevent是在代码间进行切换,虽然原理不行,但是都提高了效率,实现单线程并发。
总结:
1、协程可以提高并发吗?
协程自己本身无法实现并发,甚至性能会降低,而协程+IO切换性能就可以提高了。
2、单线程提高并发的方法有哪些?
a、协程+遇到就IO切换:gevent; 注意:不是异步,无回调函数,但本质也是基于事件循环
b、基于时间循环的异步非阻塞框架:Twisted;
3、线程、进程、协程的区别?
进程cpu资源分配的最小单元,主要用来做数据隔离,那么线程是cpu工作的最小单元,一个应用程序可以有多个进程(默认有一个),一个进程可以有多个线程(默认有一个),这是它们的一个简单区别;基本上在其他语言中没有进程这个概念,大都用线程,而在python中由于有GIL锁,它保证了同一时刻一个进程中只能有一个线程被cpu调度,为了利用多核优势就要创建多个进程,多线程没有用,所以计算密集型的用多进程,IO密集型的用多线程就行,因为IO操作不占用CPU。而协程是程序员人为创造出来的不真实存在的,它可以让程序员控制代码执行顺序,在函数之间来回切换,本身协程存在没有意义,但是能跟IO切换放在一起就厉害了,相当于将线程切片,程序遇到IO就切换到其他代码,IO完成后再切回来,达到让线程不停去工作的效果,实现协程的模块是greenlet,实现协程+IO切换的模块是gevent,这就是三者的区别。
4、手动实现协程:yield关键字生成器(没有意义,了解即可)
def f1():
print(11)
yield
print(22)
yield
print(33)
def f2():
print(55)
yield
print(66)
yield
print(77)
v1 = f1()
v2 = f2()
next(v1) # v1.send(None)
next(v2) # v1.send(None)
next(v1) # v1.send(None)
next(v2) # v1.send(None)
next(v1) # v1.send(None)
next(v2) # v1.send(None)
手动实现协程
python 多线程只能同时使用一个CPU,但是多线程也能用于IO 的密集型计算,因为CPU和IO是可以并行进行的。而进程只能同时使用单个CPU,多进程就可以同时利用多核CPU