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《UCB CS61a SICP Python 中文》一周目笔记(四)

并行计算、序列和协程

锁、条件变量、死锁在译文中的描述符合我的认知,在此就不介绍了。以下是关于信号量的补充,在文章《进程控制和通信(三) · 消息、信号、共享内存中描述过信号量,但是仅将信号量作为锁的一种实现方法。

信号量

信号量是用于维持有限资源访问的信号。它们和锁类似,除了它们可以允许某个限制下的多个访问。它就像电梯一样只能够容纳几个人。一旦达到了限制,想要使用资源的进程就必须等待。其它进程释放了信号量之后,它才可以获得。

例如,假设有许多进程需要读取中心数据库服务器的数据。如果过多的进程同时访问它,它就会崩溃,所以限制连接数量就是个好主意。如果数据库只能同时支持N=2的连接,我们就可以以初始值N=2来创建信号量。

这里想到了socket里面的listen接口,可以监听N个连接,这里的实现可能就用到了值为N的信号量,不过目前还没找到源码。

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>>> from threading import Semaphore
>>> db_semaphore = Semaphore(2) # set up the semaphore
>>> database = []
>>> def insert(data):
        db_semaphore.acquire() # try to acquire the semaphore
        database.append(data)  # if successful, proceed
        db_semaphore.release() # release the semaphore
>>> insert(7)
>>> insert(8)
>>> insert(9)

信号量的工作机制是,所有进程只在获取了信号量之后才可以访问数据库。只有N=2个进程可以获取信号量,其它的进程都需要等到其中一个进程释放了信号量,之后在访问数据库之前尝试获取它。

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P1                          P2                           P3
acquire db_semaphore: ok    acquire db_semaphore: wait   acquire db_semaphore: ok
read data: 7                wait                         read data: 9
append 7 to database        wait                         append 9 to database
release db_semaphore: ok    acquire db_semaphore: ok     release db_semaphore: ok
                            read data: 8
                            append 8 to database
                            release db_semaphore: ok

值为 1 的信号量的行为和锁一样

协程

关于协程,之后再用一个篇幅来讲吧,大概会讲协程的原理和实现方法(TODO),本文仅是SICP的学习记录。

send和yield

此处并不是讲sendyield的实现原理或使用方法,而是为了记录从这两个方法中学习到的一种比较通用的范式,以便可以迁移到其他的学习中去。

协程可以通过(yield)语句来消耗值,向像下面这样:

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value = (yield)

使用这个语法,在带参数调用对象的send方法之前,执行流会停留在这条语句上。

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coroutine.send(data)

之后,执行会恢复,value会被赋为data的值。为了发射计算终止的信号,我们需要使用close()方法来关闭协程。这会在协程内部产生GeneratorExit异常,它可以由try/except子句来捕获。

下面的例子展示了这些概念。它是一个协程,用于打印匹配所提供的模式串的字符串。

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>>> def match(pattern):
        print('Looking for ' + pattern)
        try:
            while True:
                s = (yield)
                if pattern in s:
                    print(s)
        except GeneratorExit:
            print("=== Done ===")

按照上述对yieldsend的解释,match运行会停在yield处,直到有send调用才会继续向下执行,执行后又会回到yield等待。

如下调用:

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>>> text = 'Commending spending is offending to people pending lending!'
>>> matcher = match('ending')
>>> matcher.__next__()
Looking for ending
>>> read(text, matcher)
Commending
spending
offending
pending
lending!
=== Done ===

read函数向协程matcher发送每个单词,协程打印出任何匹配pattern的输入。在matcher协程中,s = (yield)一行等待每个发送进来的单词,并且在执行到这一行之后将控制流交还read

send激活yield,下一次执行到yield时又将控制流交换给send之后的流程。

https://wizardforcel.gitbooks.io/sicp-py/content/img/read-match-coroutine.png

尾声

本篇是“SICP笔记/读后感系列”的最后一篇,本篇大部分内容都是摘抄自原文的ch5,本系列文章名后面加了一周目,是因为我觉的这种读物是值得多次阅读的,不同的阶段肯定会有不同的收获、见解。至于什么时候开二周目,我也不知道,至少近期不会。