详细介绍一下:Python 的关键字 yield 的用法和用途!小白都懂了

yield 的用法有以下四种常见的情况:一个是生成器,二是用于定义上下文管理器,三是协程,四是配合 from 形成 yield from 用于消费子生成器并传递消息。这四种用法,其实都源于 yield 所具有的暂停的特性,也就说程序在运行到 yield 所在的位置 result = yield expr 时,先执行 yield expr 将产生的值返回给调用生成器的 caller,然后暂停,等待 caller 再次激活并恢复程序的执行。而根据恢复程序使用的方法不同,yield expr 表达式的结果值 result 也会跟着变化。如果使用 __next()__ 来调用,则 yield 表达式的值 result 是 None;如果使用 send() 来调用,则 yield 表达式的值 result 是通过 send 函数传送的值。下面是官方文档介绍 yield 表达式时的一个例子,能够很好地说明关键字 yield 的特性和用法:

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上面这段代码的说明如下图所示:

详细介绍一下:Python 的关键字 yield 的用法和用途!小白都懂了

  1. 执行第一个 next(generator) 的时候,也就是预激活生成器,生成器开始执行,打印 Begin... 字符串,执行到 value = (yield value) 的位置时,首先调用 yield value 产生数字 1,然后生成器在 yield 的位置暂停。
  2. 接着调用第 2 个 next(generator) 的时候,生成器恢复执行,由于使用 next() 来调用生成器函数, value 的值会变成 None ,因此生成器函数继续执行到 yield value 时,会将 value 的值 None 返回给解释器,然后再次暂停。
  3. 接着使用 send(2) 方法继续调用生成器,value 接收到传入的数字 2,继续到执行 value = (yield value) ,将数字 2 返回给解释器后暂停。
  4. 此后,解释器再次通过 throw(TypeError, "spam") 方法调用,生成器恢复执行,并抛出异常,生成器捕获到异常,并将异常 TypeError('spam') 赋值给变量 value,然后程序再次执行到 value = (yield value) ,将 TypeError('spam') 返回给解释器。
  5. 最后,程序调用 close() 方法,在生成器函数的位置抛出 GeneratorExit ,异常被抛出,生成器正常退出,并最终执行最外层 try 语句对应的 finally 分支,打印输出 Clean up。

生成器

不出意外,你最先遇到 yield 一定会是一个生成器函数里面。生成器是一个用于不断生成数字或者其他类型的值的函数,可以通过 for 循环或者 next() 函数逐一调用。这里需要强调的是,生成器包含的是一个没有赋值的 yield 表达式,所以下面两种形式是等价的:


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这里之所以强调第二种形式,是为了在理解通过 send() 方法发送 value 时,能够更好地理解 yield。同时,也能够更正确地说明,调用生成器返回的值是 yield 关键字右边的表达式 i + 1 的值,而不是 yield 表达式本身的结果值。

我们试着调用一下:

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上下文管理器

配合 Python 的 contexlib 模块里的 @contextmanager 装饰器,yield 也可以用于定义上下文管理器,下面是 Python Tricks 书中的一个例子

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上面通过装饰器和 yield 关键字定义的上下文管理器和下面类的方法定义等同:

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可以利用下面的方法分别进行调用:

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协程

协程的概念充满了美感,非常符合人的办事模式,想要完全掌握却还是需要花费一些功夫。不过这些功夫是值得的,因为有时多线程所带来的麻烦会远远比协程多。下面是 Python Cookbook 中的一个只用 yield 表达式编写的协程实例:

<code>from collections import deque# Two simple generator functionsdef countdown(n):    while n > 0:        print('T-minus', n)        yield        n -= 1    print('Blastoff!')def countup(n):    x = 0    while x < n:        print('Counting up', x)        yield        x += 1class TaskScheduler:    def __init__(self):        self._task_queue = deque()    def new_task(self, task):        '''        Admit a newly started task to the scheduler        '''        self._task_queue.append(task)    def run(self):        '''        Run until there are no more tasks        '''        while self._task_queue:            task = self._task_queue.popleft()            try:                # Run until the next yield statement                next(task)                self._task_queue.append(task)            except StopIteration:                # Generator is no longer executing                pass# Example usesched = TaskScheduler()sched.new_task(countdown(2))sched.new_task(countup(5))sched.run()/<code>

运行上面的脚本,可以得到以下输出:

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countdown 和 countup 两个任务交替执行,主程序在执行到 countdown 函数的 yield 表达式时,暂停后将被重新附加到队列里面。然后,countup 任务从队列中取了出来,并开始执行到 yield 表达式的地方后暂停,同样将暂停后的协程附加到队列里面,接着从队列里取出最左边的任务 countdown 继续执行。重复上述过程,直到队列为空。

上面的协程可以利用 Python3.7 中的 asyncio 库改写为:

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可以看到利用 asyncio 库编写的协程示例比用 yield 来编写的协程要优雅地多,也简单地多,更容易被人理解。

yield from

说实话,yield from 实在有点令人费解,让人摸不着头脑。yield from 更多地被用于协程,而 await 关键字的引入会大大减少 yield from 的使用频率。yield from 一方面可以迭代地消耗生成器,另一方面则建立了一条双向通道,可以让调用者和子生成器便捷地通信,并自动地处理异常,接收子生成器返回的值。下面是 Python Cookbook 书里的一个例子,用于展开嵌套的序列:

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而 yield from 用于建立双向通道的用法则可以参考 Fluent Python 里例子[6],这里就不详细地解释这段代码:

<code># BEGIN YIELD_FROM_AVERAGERfrom collections import namedtupleResult = namedtuple('Result', 'count average')# the subgeneratordef 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)# the delegating generatordef grouper(results, key):    while True:        results[key] = yield from averager()# the client code, a.k.a. the callerdef main(data):    results = {}    for key, values in data.items():        group = grouper(results, key)        next(group)        for value in values:            group.send(value)        group.send(None)    report(results)# output reportdef report(results):    for key, result in sorted(results.items()):        group, unit = key.split(';')        print(f'{result.count:2} {group:5} averaging {result.average:.2f}{unit}')data = {    'girls;kg':        [40.9, 38.5, 44.3, 42.2, 45.2, 41.7, 44.5, 38.0, 40.6, 44.5],    'girls;m':        [1.6, 1.51, 1.4, 1.3, 1.41, 1.39, 1.33, 1.46, 1.45, 1.43],    'boys;kg':        [39.0, 40.8, 43.2, 40.8, 43.1, 38.6, 41.4, 40.6, 36.3],    'boys;m':        [1.38, 1.5, 1.32, 1.25, 1.37, 1.48, 1.25, 1.49, 1.46],}if __name__ == '__main__':    main(data)/<code>

可能对于熟练掌握 Python 的程序员来说,yield 和 yield from 相关的语法充满了美感。但对于刚入门的我来说,除了生成器语法让我感觉到了美感,其他的语法都让我理解起来很是费解。不过还好,asyncio 库融入了 Python 的标准库里,关键字 async 和 await 的引入,将会让我们更少地在编写协程时去使用 yield 和 yield from。 但不管怎么样,yield 都是 Python 里非常特别的一个关键字,值得花时间好好掌握了解。

结尾

最后多说一句,小编是一名python开发工程师,这里有我自己整理了一套最新的python系统学习教程,包括从基础的python脚本到web开发、爬虫、数据分析、数据可视化、机器学习等。想要这些资料的可以关注小编,并在后台私信小编:“01”即可领取。


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