python——asyncio模塊實現協程、異步編程（一）

原創

2020-02-25 16:15

我們都知道，現在的服務器開發對於IO調度的優先級控制權已經不再依靠系統，都希望採用協程的方式實現高效的併發任務，如js、lua等在異步協程方面都做的很強大。

Python在3.4版本也加入了協程的概念，並在3.5確定了基本完善的語法和實現方式。同時3.6也對其進行了如解除了await和yield在同一個函數體限制等相關的優化。

event_loop 事件循環：程序開啓一個無限的循環，程序員會把一些函數註冊到事件循環上。當滿足事件發生的時候，調用相應的協程函數。
coroutine 協程：協程對象，指一個使用async關鍵字定義的函數，它的調用不會立即執行函數，而是會返回一個協程對象。協程對象需要註冊到事件循環，由事件循環調用。
task 任務：一個協程對象就是一個原生可以掛起的函數，任務則是對協程進一步封裝，其中包含任務的各種狀態。
future：代表將來執行或沒有執行的任務的結果。它和task上沒有本質的區別
async/await 關鍵字：python3.5 用於定義協程的關鍵字，async定義一個協程，await用於掛起阻塞的異步調用接口。

【一】創建協程

首先定義一個協程，在def前加入async聲明，就可以定義一個協程函數。

一個協程函數不能直接調用運行，只能把協程加入到事件循環loop中。asyncio.get_event_loop方法可以創建一個事件循環，然後使用run_until_complete將協程註冊到事件循環，並啓動事件循環。

例如：

[python] view plain copy

import asyncio
async def fun():
print('hello word')
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(fun())

【二】任務對象task

協程對象不能直接運行，在註冊事件循環的時候，其實是run_until_complete方法將協程包裝成爲了一個任務（task）對象。所謂task對象是Future類的子類。保存了協程運行後的狀態，用於未來獲取協程的結果。

例如：

[python] view plain copy

import asyncio
async def fun():
print('hello word')
return 'miao'
loop = asyncio.get_event_loop()
task = loop.create_task(fun())
print(task)
loop.run_until_complete(task)
print(task)

創建task後，task在加入事件循環之前是pending狀態，因爲do_some_work中沒有耗時的阻塞操作，task很快就執行完畢了。後面打印的finished狀態。
asyncio.ensure_future 和 loop.create_task都可以創建一個task，run_until_complete的參數是一個futrue對象。當傳入一個協程，其內部會自動封裝成task，task是Future的子類。isinstance(task, asyncio.Future)將會輸出True。

【三】綁定回調

在task執行完畢的時候可以獲取執行的結果，回調的最後一個參數是future對象，通過該對象可以獲取協程返回值。如果回調需要多個參數，可以通過偏函數導入。

例如：

[python] view plain copy

import asyncio
async def fun():
print('hello word')
return 'miao'
def callback(future):
print('Callback: ', future.result())
loop = asyncio.get_event_loop()
task = loop.create_task(fun())
#print(task)
task.add_done_callback(callback)
loop.run_until_complete(task)
#print(task)

也可以使用ensure_future獲取返回值

例如：

[python] view plain copy

import asyncio
async def fun():
print('hello word')
return 'miao'
#def callback(future):
#print('Callback: ', future.result())
loop = asyncio.get_event_loop()
#task = loop.create_task(fun())
#task.add_done_callback(callback)
task = asyncio.ensure_future(fun())
loop.run_until_complete(task)
print('the fun() return is: {}'.format(task.result()))

【四】await阻塞

使用async可以定義協程對象，使用await可以針對耗時的操作進行掛起，就像生成器裏的yield一樣，函數讓出控制權。協程遇到await，事件循環將會掛起該協程，執行別的協程，直到其他的協程也掛起或者執行完畢，再進行下一個協程的執行。
耗時的操作一般是一些IO操作，例如網絡請求，文件讀取等。我們使用asyncio.sleep函數來模擬IO操作。協程的目的也是讓這些IO操作異步化。

例如：

[python] view plain copy