從yield 到yield from再到python協程

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 只能在函式內部使用，包含yield語句的函式稱為生成器函式

當呼叫生成器函式時，並不會執行函式體中的程式碼，而是返回一個生成器物件

每次呼叫生成器物件的next()方法時，才會執行生成器函式中的程式碼，直到遇到yield 或者return 語句。

如果遇到yield 語句， 怎會掛起函式的執行狀態，並將yield 右邊的表示式的值返回給next()的呼叫者， 掛起的時候會儲存所有本地狀態，包括區域性變數，指令指標和內部堆疊資訊，這樣當下次再次呼叫next()時, 看起來yield 部分就像是呼叫了一個外部呼叫一樣，可以接著往下執行

注意：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託給另外一個生成器，這允許將包含yield的一段程式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 表示式中，做的第一件事就是呼叫iter(expr) 從中獲取迭代器，因此expr可以是任何可迭代的物件

通過下面的下例子把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()

# 呼叫方
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的主要功能是開啟雙向通道，把最外層的呼叫方與最內層的子生成器連線起來，這樣二者可以直接傳送和產出值，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：

1. 子生成器產出的值都直接傳給委派生成器的呼叫方(即客戶端程式碼)
2. 使用send()方法傳送給委派生成器的值都直接傳給子生成器。如果傳送的值為None,那麼會給委派呼叫子生成器的__next__()方法。如果傳送的值不是None,那麼會呼叫子生成器的send方法，如果呼叫的方法丟擲StopIteration異常，那麼委派生成器恢復執行，任何其他異常都會向上冒泡，傳給委派生成器
3. 生成器退出時，生成器(或子生成器)中的return expr表示式會出發StopIteration(expr)異常丟擲
4. yield from表示式的值是子生成器終止時傳給StopIteration異常的第一個引數。yield from 結構的另外兩個特性與異常和終止有關。
5. 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。如果呼叫throw()方法時丟擲StopIteration異常，委派生成器恢復執行。StopIteration之外的異常會向上冒泡，傳給委派生成器
6. 如果把GeneratorExit異常傳入委派生成器，或者在委派生成器上呼叫close()方法，那麼在子生成器上呼叫clsoe()方法，如果它有的話。如果呼叫close()方法導致異常丟擲，那麼異常會向上冒泡，傳給委派生成器，否則委派生成器丟擲GeneratorExit異常

python協程

Python的生成器函式和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。

1. 將yield重新定義為表示式，而不是語句。當前的yield語句將成為一個yield值表示式，其值將被丟棄。每當通過正常的next（）呼叫恢復生成器時，yield表示式的值為None
2. 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。
3. 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呼叫者）
4. 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()方法將返回給它的呼叫者，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，則會傳給他的呼叫者 ，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。
5. 確保了當生成器被垃圾回收的時候執行close()
6. 因為垃圾回收或者clsoe被呼叫將允許允許yield在try / finally塊中使用。

send方法

send方法只有一個引數，就是傳送值到生成器，呼叫send(None)相當於呼叫生成器的next()方法

因為我們開始執行生成器函式的時候，並沒有實際執行生成器函式中的程式碼而是返回一個生成器物件，所以我們需要呼叫next()或者send(None)來啟用協程

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（）的呼叫者

throw方法

讓生成器在被掛起的位置丟擲指定的異常，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呼叫將引發異常，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程式碼

generator.throw:會讓生成器在暫停的yield表示式處丟擲指定的異常，如果生成器處理了丟擲的異常，程式碼會向前執行到下一個yield表示式，而產出的值會成為呼叫generator.throw方法程式碼的返回值。如果生成器沒有處理丟擲的異常，異常會向上冒泡，傳到呼叫方的上下文中。
generator.close:會讓生成器在暫停的yield表示式處丟擲GeneratorExit異常。如果生成器沒有處理這個異常，或者丟擲了StopIteration異常，呼叫方不會報錯，如果收到GeneratorExit異常，生成器一定不能產出值，否則直譯器會丟擲RuntimeError異常。生成器丟擲的異常會向上冒泡，傳給呼叫方。

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 的右邊沒有表示式，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式的時候

並不會執行生成器函式中的程式碼，而是返回一個生成器物件，所以我們需要通過呼叫next(...)來啟用協程，這個時候開始執行生成器函式，

當執行到x = yield的時候，yield的右邊如果有表示式，則會先進行右邊表示式的計算，然後再進行賦值，所以當上面函式執行next()之後，

程式會停在yield那裡，當我們呼叫send方法後yield會收到這個值並賦值給x,而當程式執行到協程定義體的末尾時和用生成器的時候一樣會丟擲StopIteration異常

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

關於呼叫next(...)函式這一步通常稱為”預激(prime)“協程，即讓協程向前執行到第一個yield表示式，準備好作為活躍的協程使用

協程在執行過程中有四個狀態：

1. GEN_CREATE:等待開始執行
2. GEN_RUNNING:直譯器正在執行，這個狀態一般看不到
3. GEN_SUSPENDED:在yield表示式處暫停
4. GEN_CLOSED:執行結束

所有的努力都值得期許，每一份夢想都應該灌溉！