协程
在python GIL之下，同一时刻只能有一个线程在运行，那么对于CPU计算密集的程序来说，线程之间的切换开销就成了拖累，而以I/O为瓶颈的程序正是协程所擅长的：
Python中的协程经历了很长的一段发展历程。其大概经历了如下三个阶段：
1.最初的生成器变形yield/send；
2.引入@asyncio.coroutine和yield from；
3.在最近的Python3.5版本中引入async/await关键字。
（1）从yield说起
先看一段普通的计算斐波那契续列的代码
??def?fibs(n): ???????res?=?[0]?*?n ???????index?=?0 ???????a?=?0 ???????b?=?1 ???????while?index?<?n: ??????????res[index]?=?b ??????????a,?b?=?b,?a?+?b ??????????index?+=?1 ???????return?res ???? ???? ????for?fib_res?in?fibs(20): ???????print(fib_res)
如果我们仅仅是需要拿到斐波那契序列的第n位，或者仅仅是希望依此产生斐波那契序列，那么上面这种传统方式就会比较耗费内存。
这时，yield就派上用场了。
??def?fib(n): ???????index?=?0 ???????a?=?0 ???????b?=?1 ???????while?index?<?n: ??????????yield?b ??????????a,?b?=?b,?a?+?b ??????????index?+=?1 ???? ????for?fib_res?in?fib(20): ???????print(fib_res)
当一个函数中包含yield语句时，python会自动将其识别为一个生成器。这时fib(20)并不会真正调用函数体，而是以函数体生成了一个生成器对象实例。
yield在这里可以保留fib函数的计算现场，暂停fib的计算并将b返回。而将fib放入for…in循环中时，每次循环都会调用next(fib(20))，唤醒生成器，执行到下一个yield语句处，直到抛出StopIteration异常。此异常会被for循环捕获，导致跳出循环。
(2) Send来了
从上面的程序中可以看到，目前只有数据从fib(20)中通过yield流向外面的for循环；如果可以向fib(20)发送数据，那不是就可以在Python中实现协程了嘛。
于是，Python中的生成器有了send函数，yield表达式也拥有了返回值。
我们用这个特性，模拟一个慢速斐波那契数列的计算：
????import?time
????import?random
????
????def?stupid_fib(n):
???????index?=?0
???????a?=?0
???????b?=?1
???????while?index?<?n:
??????????sleep_cnt?=?yield?b
??????????print('let?me?think?{0}?secs'.format(sleep_cnt))
??????????time.sleep(sleep_cnt)
??????????a,?b?=?b,?a?+?b
??????????index?+=?1
????
????
????print('-'?*?10?+?'test?yield?send'?+?'-'?*?10)
????N?=?20
????sfib?=?stupid_fib(N)
????fib_res?=?next(sfib)
????while?True:
???????print(fib_res)
???????try:
??????????fib_res?=?sfib.send(random.uniform(0,?0.5))
???????except?StopIteration:
??????????break
python 进行并发编程
在Python 2的时代，高性能的网络编程主要是使用Twisted、Tornado和Gevent这三个库，但是它们的异步代码相互之间既不兼容也不能移植。
asyncio是Python 3.4版本引入的标准库，直接内置了对异步IO的支持。
asyncio的编程模型就是一个消息循环。我们从asyncio模块中直接获取一个EventLoop的引用，然后把需要执行的协程扔到EventLoop中执行，就实现了异步IO。
Python的在3.4中引入了协程的概念，可是这个还是以生成器对象为基础。
Python 3.5添加了async和await这两个关键字，分别用来替换asyncio.coroutine和yield from。
python3.5则确定了协程的语法。下面将简单介绍asyncio的使用。实现协程的不仅仅是asyncio，tornado和gevent都实现了类似的功能。
（1）协程定义
用asyncio实现Hello world代码如下：
????import?asyncio
????
????@asyncio.coroutine
????def?hello():
????????print("Hello?world!")
????????#?异步调用asyncio.sleep(1):
????????r?=?yield?from?asyncio.sleep(1)
????????print("Hello?again!")
????
????#?获取EventLoop:
????loop?=?asyncio.get_event_loop()
????#?执行coroutine
????loop.run_until_complete(hello())
????loop.close()
@asyncio.coroutine把一个generator标记为coroutine类型，然后，我们就把这个coroutine扔到EventLoop中执行。 hello()会首先打印出Hello world!，然后，yield from语法可以让我们方便地调用另一个generator。由于asyncio.sleep()也是一个coroutine，所以线程不会等待asyncio.sleep()，而是直接中断并执行下一个消息循环。当asyncio.sleep()返回时，线程就可以从yield from拿到返回值（此处是None），然后接着执行下一行语句。
把asyncio.sleep(1)看成是一个耗时1秒的IO操作，在此期间，主线程并未等待，而是去执行EventLoop中其他可以执行的coroutine了，因此可以实现并发执行。
我们用Task封装两个coroutine试试：
????import?threading
????import?asyncio
????
????@asyncio.coroutine
????def?hello():
????????print('Hello?world!?(%s)'?%?threading.currentThread())
????????yield?from?asyncio.sleep(1)
????????print('Hello?again!?(%s)'?%?threading.currentThread())
????
????loop?=?asyncio.get_event_loop()
????tasks?=?[hello(),?hello()]
????loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
????loop.close()
观察执行过程：
Hello?world!?(<_MainThread(MainThread,?started?140735195337472)>) Hello?world!?(<_MainThread(MainThread,?started?140735195337472)>) (暂停约1秒) Hello?again!?(<_MainThread(MainThread,?started?140735195337472)>) Hello?again!?(<_MainThread(MainThread,?started?140735195337472)>)
由打印的当前线程名称可以看出，两个coroutine是由同一个线程并发执行的。
如果把asyncio.sleep()换成真正的IO操作，则多个coroutine就可以由一个线程并发执行。
asyncio案例实战
我们用asyncio的异步网络连接来获取sina、sohu和163的网站首页：
async_wget.py
??????import?asyncio
????
????@asyncio.coroutine
????def?wget(host):
????????print('wget?%s...'?%?host)
????????connect?=?asyncio.open_connection(host,?80)
????????reader,?writer?=?yield?from?connect
????????header?=?'GET?/?HTTP/1.0\r\nHost:?%s\r\n\r\n'?%?host
????????writer.write(header.encode('utf-8'))
????????yield?from?writer.drain()
????????while?True:
????????????line?=?yield?from?reader.readline()
????????????if?line?==?b'\r\n':
????????????????break
????????????print('%s?header?>?%s'?%?(host,?line.decode('utf-8').rstrip()))
????????#?Ignore?the?body,?close?the?socket
????????writer.close()
????
????loop?=?asyncio.get_event_loop()
????tasks?=?[wget(host)?for?host?in?['HdhCmsTestsina测试数据.cn',?'HdhCmsTestsohu测试数据',?'HdhCmsTest163测试数据']]
????loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
????loop.close()
结果信息如下：
??wget?HdhCmsTestsohu测试数据... ????wget?HdhCmsTestsina测试数据.cn... ????wget?HdhCmsTest163测试数据... ????(等待一段时间) ????(打印出sohu的header) ????HdhCmsTestsohu测试数据?header?>?HTTP/1.1?200?OK ????HdhCmsTestsohu测试数据?header?>?Content-Type:?text/html ????... ????(打印出sina的header) ????HdhCmsTestsina测试数据.cn?header?>?HTTP/1.1?200?OK ????HdhCmsTestsina测试数据.cn?header?>?Date:?Wed,?20?May?2015?04:56:33?GMT ????... ????(打印出163的header) ????HdhCmsTest163测试数据?header?>?HTTP/1.0?302?Moved?Temporarily ????HdhCmsTest163测试数据?header?>?Server:?Cdn?Cache?Server?V2.0 ????...
可见3个连接由一个线程通过coroutine并发完成。
小结
asyncio提供了完善的异步IO支持；
异步操作需要在coroutine中通过yield from完成；
多个coroutine可以封装成一组Task然后并发执行。