如何使用Go语言简单模拟Python的生成器

def demo_input_and_output():
  input = yield 'what is the input?'
  yield 'input is: %s' % input

gen = demo_input_and_output()
print(gen.next())
print(gen.send(42))

这段代码演示了 python generator 的功能。可以看到 yield 同时做了两个操作，一个是往外发数据 "waht is the input"，同时做的操作是往里收数据 input。而且这个接收数据的操作是一个阻塞的操作，如果外部没有调用 next() （也就是往里传递None），或者调用send(42)（也就是往里传递42这个值），那么这个阻塞的操作就会一直等待下去。

也就是说 python 的 generator 自带了一个对外通信的 channel，用于收发消息。用 go 模拟 python 的 generator 的话写起来就是这样的

复制代码 代码如下:

package main

import "fmt"

func demoInputAndOutput(channel chan string) {
    channel <- "what is my input?"
    input := <- channel
    channel <- fmt.Sprintf("input is: %s", input)
}

func main() {
    channel := make(chan string)
    go demoInputAndOutput(channel)
    fmt.Println(<- channel)
    channel <- "42"
    fmt.Println(<- channel)
}

这段代码和 python 版本基本上等价。隐含的 channel 在 go 版本里变成显式的了。yield 变成了 channel <- 操作，同时立马做了一个 <- channel 的阻塞读操作。这也就是 yield 的本质吧。

go 的 channel 也可以当成 iterator 被 for 循环使用：

复制代码 代码如下:

package main

import "fmt"

func someGenerator() <-chan string {
    channel := make(chan string)
    go func() {
        channel <- "a"
        fmt.Println("after a")
        channel <- "c"
        fmt.Println("after c")
        channel <- "b"
        fmt.Println("after b")
        close(channel)
    }()
    return channel
}

func main() {
    channel := someGenerator()
    for val := range channel {
        fmt.Println(val)
    }
}

和 python 的 yield 不同，这里的 channel <- 不等价于 yield，它会往下执行直到阻塞。效果是

复制代码 代码如下:

after a
a
c
after c
after b
b

这和预期的顺序不一样。这里没有把 after a after c after b 都打印出来是因为 channel 默认只有一个元素的buffer，所以写入了一个就阻塞了。如果增大 buffer，那么就有效果了

复制代码 代码如下:

make(chan string, 10)

输出变成了：

after a
after c
after b
a
c
b

可见 goroutine 就好象一个独立的线程一样自己和自己玩去了，不用等待被执行。如果要模拟 yield 就要加上显示的同步操作（从 channel 里阻塞读取信号）：

复制代码 代码如下:

package main

import "fmt"

func someGenerator() chan string {
    channel := make(chan string)
    go func() {
        channel <- "a"
        <- channel
        fmt.Println("after a")
        channel <- "c"
        <- channel
        fmt.Println("after c")
        channel <- "b"
        <- channel
        fmt.Println("after b")
        close(channel)
    }()
    return channel
}

func main() {
    channel := someGenerator()
    for val := range channel {
        fmt.Println(val)
        channel <- ""
    }
}

输出的结果就是

a
after a
c
after c
b
after b

到这里我们可以看到，python 的 generator 就好象是 golang 的 goroutine 带了一个无buffer的channel。这样导致每次yield一个值，都会产生一次协程上下文切换。虽然协程上下文切换很廉价，但是也不是没有成本。像 goroutine 的 buffered channel 这样的设计，可以让一个 goroutine 一次性多产生一些输出再阻塞等待，而不是产生一个输出就阻塞等待一下，再产生另外一个输出。golang rocks！