在python之gevent（1）一文中我们简单的介绍了gevent的使用。python由于GIL的原因，导致线程性能严重下降，实际可以认为是伪线程，无法达到我们在使用线程时候的预期。而gevent就是一个现在很火、支持也很全面的python第三方协程库，可以让python代码很方便的使用线程。在更深入的学习gevent的源码前，我们先一起学习了解一下gevent实现的基础——greenlet。
Greenlet是python的一个C扩展，旨在提供可自行调度的‘微线程’， 即协程。generator实现的协程在yield value时只能将value返回给调用者(caller)。 而在greenlet中，target.switch（value）可以切换到指定的协程（target）， 然后yield value。greenlet用switch来表示协程的切换，从一个协程切换到另一个协程需要显式指定。
greenlet初探
一下是官网给出的第一个例子：
from greenlet 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()
运行代码，输出为：12 56 34
当创建一个greenlet时，首先初始化一个空的栈， switch到这个栈的时候，会运行在greenlet构造时传入的函数（首先在test1中打印 12）， 如果在这个函数（test1）中switch到其他协程（到了test2 打印34），那么该协程会被挂起，等到切换回来（在test2中切换回来 打印34）。当这个协程对应函数执行完毕，那么这个协程就变成dead状态。
greenlet的module与class
一起看一下greenlet中的属性：
其中，比较重要的是getcurrent()， 类greenlet、异常类GreenletExit。
getcurrent()返回当前的greenlet实例；
GreenletExit：是一个特殊的异常，当触发了这个异常的时候，即使不处理，也不会抛到其parent（后面会提到协程中对返回值或者异常的处理）
然后我们再来看看greenlet.greenlet这个类：
比较重要的几个属性：
run：当greenlet启动的时候会调用到这个callable，如果我们需要继承greenlet.greenlet时，需要重写该方法
switch：前面已经介绍过了，在greenlet之间切换
parent：可读写属性，后面介绍
dead：如果greenlet执行结束，那么该属性为true
throw：切换到指定greenlet后立即跑出异常
注意，本文后面提到的greenlet大多都是指greenlet.greenlet这个class，注意区分
Switch not call
对于greenlet，最常用的写法是 x = gr.switch(y)。 这句话的意思是切换到gr，传入参数y。当从其他协程（不一定是这个gr）切换回来的时候，将值付给x。
import greenlet
def test1(x, y):
z = gr2.switch(x+y)
print 'test1 ', z
def test2(u):
print 'test2 ', u
gr1.switch(10)
gr1 = greenlet.greenlet(test1)
gr2 = greenlet.greenlet(test2)
print gr1.switch("hello", " world")
输出：
'test2 ' 'hello world'
'test1 ' 10
None
上面的例子，第12行从main greenlet切换到了gr1，test1第3行切换到了gs2，然后gr1挂起，第8行从gr2切回gr1时，将值（10）返回值给了 z。
每一个Greenlet都有一个parent，一个新的greenlet在哪里创生，当前环境的greenlet就是这个新greenlet的parent。所有的greenlet构成一棵树，其跟节点就是还没有手动创建greenlet时候的”main” greenlet（事实上，在首次import greenlet的时候实例化）。当一个协程 正常结束，执行流程回到其对应的parent；或者在一个协程中抛出未被捕获的异常，该异常也是传递到其parent。学习python的时候，有一句话会被无数次重复”everything is oblect”, 在学习greenlet的调用中，同样有一句话应该深刻理解， “switch not call”。
import greenlet
def test1(x, y):
print id(greenlet.getcurrent()), id(greenlet.getcurrent().parent) # 40240272 40239952
z = gr2.switch(x+y)
print 'back z', z
def test2(u):
print id(greenlet.getcurrent()), id(greenlet.getcurrent().parent) # 40240352 40239952
return 'hehe'
gr1 = greenlet.greenlet(test1)
gr2 = greenlet.greenlet(test2)
print id(greenlet.getcurrent()), id(gr1), id(gr2) # 40239952, 40240272, 40240352
print gr1.switch("hello", " world"), 'back to main' # hehe back to main
由这个例子可以看出，尽管是从test1所在的协程gr1 切换到了gr2，但gr2的parent还是’main’ greenlet，因为默认的parent取决于greenlet的创生环境。另外，在test2中return之后整个返回值返回到了其parent，而不是switch到该协程的地方（即不是test1），这个跟我们平时的函数调用不一样，记住“switch not call”。对于异常，也是展开至parent：
import greenlet
def test1(x, y):
try:
z = gr2.switch(x+y)
except Exception:
print 'catch Exception in test1'
def test2(u):
assert False
gr1 = greenlet.greenlet(test1)
gr2 = greenlet.greenlet(test2)
try:
gr1.switch("hello", " world")
except:
print 'catch Exception in main'
输出为：
catch Exception in main
greenlet生命周期
本文开始的地方提到第一个例子中的gr2其实并没有正常结束，我们可以用greenlet.dead这个属性来查看：
from greenlet import greenlet
def test1():
gr2.switch(1)
print 'test1 finished'
def test2(x):
print 'test2 first', x
z = gr1.switch()
print 'test2 back', z
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()
print 'gr1 is dead?: %s, gr2 is dead?: %s' % (gr1.dead, gr2.dead)
gr2.switch()
print 'gr1 is dead?: %s, gr2 is dead?: %s' % (gr1.dead, gr2.dead)
print gr2.switch(10)
输出如下：
从这个例子可以看出：
1.只有当协程对应的函数执行完毕，协程才会die，所以第一次Check的时候gr2并没有die，因为第9行切换出去了就没切回来。在main中再switch到gr2的时候， 执行后面的逻辑，gr2 die
2.如果试图再次switch到一个已经是dead状态的greenlet会怎么样呢，事实上会切换到其parent greenlet。
Greenlet Traceing
Greenlet也提供了接口使得程序员可以监控greenlet的整个调度流程。主要是gettrace 和 settrace(callback)函数。
def test_greenlet_tracing():
def callback(event, args):
print event, 'from', id(args[0]), 'to', id(args[1])
def dummy():
g2.switch()
def dummyexception():
raise Exception('excep in coroutine')
main = greenlet.getcurrent()
g1 = greenlet.greenlet(dummy)
g2 = greenlet.greenlet(dummyexception)
print 'main id %s, gr1 id %s, gr2 id %s' % (id(main), id(g1), id(g2))
oldtrace = greenlet.settrace(callback)
try:
g1.switch()
except:
print 'Exception'
finally:
greenlet.settrace(oldtrace)
test_greenlet_tracing()
其中callback函数event是switch或者throw之一，表明是正常调度还是异常跑出；args是二元组，表示是从协程args[0]切换到了协程args[1]。上面的输出展示了切换流程：从main到gr1，然后到gr2，最后回到main。
greenlet使用建议
使用greenlet需要注意一下三点：
第一：greenlet创生之后，一定要结束，不能switch出去就不回来了，否则容易造成内存泄露
第二：python中每个线程都有自己的main greenlet及其对应的sub-greenlet ，不能线程之间的greenlet是不能相互切换的
第三：不能存在循环引用，这个是官方文档明确说明
”Greenlets do not participate in garbage collection; cycles involving data that is present in a greenlet’s frames will not be detected. “
来看一个例子：
from greenlet import greenlet, GreenletExit
huge = []
def show_leak():
def test1():
gr2.switch()
def test2():
huge.extend([x* x for x in range(100)])
gr1.switch()
print 'finish switch del huge'
del huge[:]
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()
gr1 = gr2 = None
print 'length of huge is zero ? %s' % len(huge)
if __name__ == '__main__':
show_leak()
# output： length of huge is zero ? 100
在test2函数中，第11行，我们将huge清空，然后再第16行将gr1、gr2的引用计数降到了0。但运行结果告诉我们，第11行并没有执行，所以如果一个协程没有正常结束是很危险的，往往不符合程序员的预期。greenlet提供了解决这个问题的办法，官网文档提到：如果一个greenlet实例的引用计数变成0，那么会在上次挂起的地方抛出GreenletExit异常，这就使得我们可以通过try ... finally 处理资源泄露的情况。如下面的代码：
from greenlet import greenlet, GreenletExit
huge = []
def show_leak():
def test1():
gr2.switch()
def test2():
huge.extend([x* x for x in range(100)])
try:
gr1.switch()
finally:
print 'finish switch del huge'
del huge[:]
gr1 = greenlet(test1)
gr2 = greenlet(test2)
gr1.switch()
gr1 = gr2 = None
print 'length of huge is zero ? %s' % len(huge)
if __name__ == '__main__':
show_leak()
# output :
# finish switch del huge
# length of huge is zero ? 0
上述代码的switch流程：main greenlet --> gr1 --> gr2 --> gr1 --> main greenlet, 很明显gr2没有正常结束（在第10行挂起了）。第18行之后gr1,gr2的引用计数都变成0，那么会在第10行抛出GreenletExit异常，因此finally语句有机会执行。同时，在文章开始介绍Greenlet module的时候也提到了，GreenletExit这个异常并不会抛出到parent，所以main greenlet也不会出异常。
看上去貌似解决了问题，但这对程序员要求太高了，百密一疏。所以最好的办法还是保证协程的正常结束。
以上便是greenlet的基本使用，下一次我们将在此基础上继续进行gevent的学习。
喜欢的朋友欢迎点个赞再走哈哈。
