生成器如何進化成協程

從Python2.5以後， yield關鍵字可以在表示式中使用，而且生成器API中增加了.send(valie)方法。生成器的呼叫方可以使用.send()方法傳送資料，傳送的資料會成為生成器函式中yield表示式的值。因此，生成器可以作為協程使用。

協程是指一個過程，這個過程與呼叫方寫作，產出由呼叫方提供的值。

用作協程的生成器的基本行為

請看以下示例：

協程包含以下4種狀態：

"GEN_CREATED"：等待開始執行。 "GEN_RUNNING"：直譯器正在執行。 "GEN_SUSPENDED"：在yield表示式處暫停。 "GEN_CLOSED"：執行結束。

當前狀態可以使用inspect.getgeneratorstate函式確定，該函式會返回以上狀態字串中的一個。

因為send方法的引數會成為暫停的yield表示式的值，所以，僅當協程處於暫停狀態時才能呼叫send方法，例如a.send(2)。不過，如果協程還沒啟用(即：狀態是"GEN_CREATED")，情況就不同了。因此始終要呼叫next(a)啟用協程，也可以呼叫a.send(None)，效果一樣。

示例：使用協程計算移動平均值

上述示例中，呼叫next(a)函式後，協程會向前執行到yield表示式，產出average變數的初始值None，因此不會出現在控制檯中。此時，協程在yield表示式處暫停，等到呼叫方傳送值。a.send(10)那一行傳送一個值，啟用協程，把傳送的值賦給term，並更新total、count和average三個變數的值，然後開始while迴圈的下一次迭代，產出average變數的值，等待下一次為term變數賦值。

預激協程的裝飾器

如果不預激，那麼協程沒什麼用。呼叫a.send10(之前)，一定要呼叫next(a)。為了簡化協程的用法，有時會使用一個預激裝飾器。示例如下：

很多框架都提供了處理協程的特殊裝飾器，不過不是所有裝飾器都用於預激協程，有些會提供其他服務，例如勾入事件迴圈。

使用yield from句法呼叫協程時，會自動預激，因此與上述示例中的@coroutine裝飾器不相容。Python3.4標準庫裡的asyncio.coroutine裝飾器不會預激協程，因此能相容yield from語法。

終止協程和異常處理

協程中未處理的異常會向上冒泡，傳遞給next函式或send方法的呼叫方(即觸發協程的物件)。

由於協程內沒有處理異常，導致協程終止。如果試圖重新啟用協程，會丟擲StopIteration異常。

從Python2.5開始，客戶程式碼可以在生成器物件上呼叫兩個方法，顯式地把異常發給協程。這兩個方法是throw和close。

generator.throw(exc_type, exc_value, traceback) 致使生成器在暫停的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方法得到的返回值。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 致使生成器在暫停的yield表打死處丟擲GeneratorExit異常。如果生成器沒有處理這個異常，或者丟擲了StopIteration異常(通常是指執行到結尾)，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。生成器丟擲的其他異常會向上冒泡，傳給呼叫方。

請看以下示例：

啟用和關閉demo_handle，沒有異常。

把DemoException傳入demo_handle不會導致協程終止。

如果無法處理傳入的異常，協程會終止。

使用yield from

yield from是全新的語言結構。它的作用比yield多很多，因此人們認為繼續使用yield關鍵字多少會引起誤解。在其他語言中，類似的結構使用await關鍵字，這個名稱好多了，因為它傳達了至關重要的一點：在生成器gen中使用yield from subgen()時，subgen會獲得控制權，把產出的值傳給gen的呼叫方，即呼叫方可以直接控制subgen。與此同時，gen會阻塞，等待subgen終止。

yield from可用於簡化for迴圈中的yield表示式。例如：

可以改寫為：

yield from x表示式對x物件所做的第一件事是，呼叫iter(x)，從中獲取迭代器。因此，x可以是任何可迭代物件。 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，而不用在位於中間協程中新增大量處理異常的樣板程式碼。有了這個結構，協程可以透過以前不可能的方式委託職責。 為了說明需要改動的部分，PEP 380使用了一些專門的術語：

委派生成器：包含yield from 表示式的生成器函式。 子生成器：從yield from 表示式中部分獲取的生成器。 呼叫方：PEP 380使用"呼叫方"這個術語指代呼叫委派生成器的客戶端程式碼。在不同的語境中，使用"客戶端"代替"呼叫方"，以此與委派生成器區分開。

yield from的意義

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)。使用send()方法發給委派生成器的值都傳給了子生成器。如果傳送的值是None，那麼會呼叫子生成器的__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。生辰器退出時，生成器(或子生成器)中的return expr表示式會觸發StopIteration(expr)異常。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。

傳入委派生成器的異常，除了GeneratorExit之外都傳給了子生成器的throw()方法。如果呼叫throw()方法時丟擲了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。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close()方法時，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。