從yield 到yield from再到python協程

yield 關鍵字 yield 是在：PEP 255 -- Simple Generators 這個pep引入的 yield 只能在函數內部使用，包含yield語句的函數稱為生成器函數當調用生成器函數時，並不會執行函數體中的代碼，而是返回一個生成器對象每次調用生成器對象的next()方法時，才會 ...

yield 關鍵字

def fib():
    a, b = 0, 1
    while 1:
       yield b
       a, b = b, a+b

yield 是在：PEP 255 -- Simple Generators 這個pep引入的

yield 只能在函數內部使用，包含yield語句的函數稱為生成器函數

當調用生成器函數時，並不會執行函數體中的代碼，而是返回一個生成器對象

每次調用生成器對象的next()方法時，才會執行生成器函數中的代碼，直到遇到yield 或者return 語句。

如果遇到yield 語句，怎會掛起函數的運行狀態，並將yield 右邊的表達式的值返回給next()的調用者，掛起的時候會保存所有本地狀態，包括局部變數，指令指針和內部堆棧信息，這樣當下次再次調用next()時, 看起來yield 部分就像是調用了一個外部調用一樣，可以接著往下執行

註意：try/ finnally 結構中的try子句中不允許使用yield語句，問題是因為無法保證生成器被恢復，因此無法保證finally塊將被執行

yield from 關鍵字

yield from關鍵字是在：PEP 380 -- Syntax for Delegating to a Subgenerator 中提出的

用於生成器將其部分操作委托給另外一個生成器，這允許將包含yield的一段代碼分解出來並放在另外一個生成器中，此外，允許子生成器返回一個值，這個值可供委派生成器使用

上述描述聽起來可能還是不是特別清楚，我們先看一下語法：

yield from <expr>

yield from expr 表達式中，做的第一件事就是調用iter(expr) 從中獲取迭代器，因此expr可以是任何可迭代的對象

通過下麵的下例子把yield 和yield from 做對比

from collections import namedtuple


Result = namedtuple("Result", "count average")

li = [40.9, 38.5, 44.3, 42.2, 45.2, 41.7, 44.5, 38.0, 40.6, 44.5]

# 子生成器
def averager():
    total = 0.0
    count = 0
    average = None
    while True:
        term = yield
        if term is None:
            break
        total += term
        count += 1
        average = total/count
    return Result(count, average)

# 委派生成器
def grouper(result, key):
    while True:
        result[key] = yield from averager()

# 調用方
def main():
    results = {}
    group = grouper(results, "kg")
    next(group)
    for value in li:
        group.send(value)
    group.send(None)


if __name__ == "__main__":
    main()

yield from的主要功能是打開雙向通道，把最外層的調用方與最內層的子生成器連接起來，這樣二者可以直接發送和產出值，還可以直接傳入異常

yield from 的六個重要意義

關於yield from 六點重要的說明：

子生成器產出的值都直接傳給委派生成器的調用方(即客戶端代碼)
使用send()方法發送給委派生成器的值都直接傳給子生成器。如果發送的值為None,那麼會給委派調用子生成器的__next__()方法。如果發送的值不是None,那麼會調用子生成器的send方法，如果調用的方法拋出StopIteration異常，那麼委派生成器恢復運行，任何其他異常都會向上冒泡，傳給委派生成器
生成器退出時，生成器(或子生成器)中的return expr表達式會出發StopIteration(expr)異常拋出
yield from表達式的值是子生成器終止時傳給StopIteration異常的第一個參數。yield from 結構的另外兩個特性與異常和終止有關。
傳入委派生成器的異常，除了GeneratorExit之外都傳給子生成器的throw()方法。如果調用throw()方法時拋出StopIteration異常，委派生成器恢復運行。StopIteration之外的異常會向上冒泡，傳給委派生成器
如果把GeneratorExit異常傳入委派生成器，或者在委派生成器上調用close()方法，那麼在子生成器上調用clsoe()方法，如果它有的話。如果調用close()方法導致異常拋出，那麼異常會向上冒泡，傳給委派生成器，否則委派生成器拋出GeneratorExit異常

python協程

Python的生成器函數和python的協程非常接近 ,但並不完全 - 因為生成器然允許暫停執行以生成值，但是不提供在執行恢復時傳遞的值或異常。

並且生成器不允許在try / finally塊的try部分中暫停執行，因此使中止的協程很難在其自身之後進行清理。

將yield重新定義為表達式，而不是語句。當前的yield語句將成為一個yield值表達式，其值將被丟棄。每當通過正常的next（）調用恢復生成器時，yield表達式的值為None
為generator-iterators 添加了一個新的方法send(), 它可以恢復生成器併發送給生成一個值，該值稱為yield - expression的結果，send（）方法返回生成器產生的下一個值，如果生成器退出而不產生另一個值，則引發StopIteration。
為generator-iterators 添加了一個新的方法throw(), 它在生成器暫停時引發異常，並返回生成器產生的下一個值，如果生成器退出而不產生另一個值，則引發StopIteration（如果生成器沒有捕獲傳入的異常，或者引發另外的一個異常，那麼該異常會傳播給調用者）
為generator-iterators 添加了一個新的方法close(), 在生成器暫停的位置引發一個GeneratorExit 異常，如果一個生成器引發了StopIteration 異常或者GeneratorExit 異常， close()方法將返回給它的調用者，如果生成是yield 一個值，會引發RuntimeError 異常。如果一個生成器引發了任何其他異常，則會傳給他的調用者，如果生成器，由於異常退出或者已經正常退出，那麼close()不執行任何操作。
確保了當生成器被垃圾回收的時候執行close()
因為垃圾回收或者clsoe被調用將允許允許yield在try / finally塊中使用。

send方法

send方法只有一個參數，就是發送值到生成器，調用send(None)相當於調用生成器的next()方法

因為我們開始執行生成器函數的時候，並沒有實際執行生成器函數中的代碼而是返回一個生成器對象，所以我們需要調用next()或者send(None)來激活協程

與next（）方法一樣，send（）方法返回generator-iterator產生的下一個值，如果生成器正常退出或已經退出，則引發StopIteration。如果生成器引發未捕獲的異常，它將傳播到send（）的調用者

throw方法

讓生成器在被掛起的位置拋出指定的異常，如果生成器捕獲了異常並且返回的另外一個值，那麼這個值就是g.throw()返回的值

如果生成器沒有捕獲異常，那麼throw()將會引發傳遞相同的異常，如果生成器引發了另外一個異常，throw調用將引發異常，總之throw()的行為類似next()或者send()

除了它在掛起的時候引發異常。如果生成器已經處於關閉狀態，throw() 只會引發它傳遞的異常，而不執行任何生成器的代碼

generator.throw:會讓生成器在暫停的yield表達式處拋出指定的異常，如果生成器處理了拋出的異常，代碼會向前執行到下一個yield表達式，而產出的值會成為調用generator.throw方法代碼的返回值。如果生成器沒有處理拋出的異常，異常會向上冒泡，傳到調用方的上下文中。
generator.close:會讓生成器在暫停的yield表達式處拋出GeneratorExit異常。如果生成器沒有處理這個異常，或者拋出了StopIteration異常，調用方不會報錯，如果收到GeneratorExit異常，生成器一定不能產出值，否則解釋器會拋出RuntimeError異常。生成器拋出的異常會向上冒泡，傳給調用方。

早期的python協程，語法上協程和生成器看起來也非常類似，也是通過yield關鍵字如：num = yield

def simple_coroutine():
    print("coroutine start")
    x = yield
    print("coroutine receive [%s]" %x)


coroutine = simple_coroutine()
print(coroutine)
next(coroutine)
coroutine.send(888)

上面的例子中yield 的右邊沒有表達式，所以預設產出的值為None,通過之前將yield 關鍵字的時候我們已經知道當我們執行函數的時候

並不會運行生成器函數中的代碼，而是返回一個生成器對象，所以我們需要通過調用next(...)來激活協程，這個時候開始運行生成器函數，

當運行到x = yield的時候，yield的右邊如果有表達式，則會先進行右邊表達式的計算，然後再進行賦值，所以當上面函數執行next()之後，

程式會停在yield那裡，當我們調用send方法後yield會收到這個值並賦值給x,而當程式運行到協程定義體的末尾時和用生成器的時候一樣會拋出StopIteration異常

如果協程沒有通過next(...)激活(同樣我們可以通過send(None)的方式激活)，但是我們直接send，則會出錯

關於調用next(...)函數這一步通常稱為”預激(prime)“協程，即讓協程向前執行到第一個yield表達式，準備好作為活躍的協程使用

協程在運行過程中有四個狀態：

GEN_CREATE:等待開始執行
GEN_RUNNING:解釋器正在執行，這個狀態一般看不到
GEN_SUSPENDED:在yield表達式處暫停
GEN_CLOSED:執行結束