本文是寫(xiě)給 JavaScript 程序員的 Python 教程。

Python 的異步編程，其他人可能覺(jué)得很難，但是 JavaScript 程序員應(yīng)該特別容易理解，因?yàn)閮烧叩母拍詈驼Z(yǔ)法類(lèi)似。JavaScript 的異步模型更簡(jiǎn)單直觀，很適合作為學(xué)習(xí) Python 異步的基礎(chǔ)。

本文解釋 Python 的異步模塊 asyncio 的概念和基本用法，并且演示如何通過(guò) Python 腳本操作無(wú)頭瀏覽器 pyppeteer 。

一、Python 異步編程的由來(lái)

歷史上，Python 并不支持專門(mén)的異步編程語(yǔ)法，因?yàn)椴恍枰?/p>

有了多線程（threading）和多進(jìn)程（multiprocessing），就沒(méi)必要一定支持異步了。如果一個(gè)線程（或進(jìn)程）阻塞，新建其他線程（或進(jìn)程）就可以了，程序不會(huì)卡死。

但是，多線程有"線程競(jìng)爭(zhēng)"的問(wèn)題，處理起來(lái)很復(fù)雜，還涉及加鎖。對(duì)于簡(jiǎn)單的異步任務(wù)來(lái)說(shuō)（比如與網(wǎng)頁(yè)互動(dòng)），寫(xiě)起來(lái)很麻煩。

Python 3.4 引入了 asyncio 模塊，增加了異步編程，跟 JavaScript 的async/await 極為類(lèi)似，大大方便了異步任務(wù)的處理。它受到了開(kāi)發(fā)者的歡迎，成為從 Python 2 升級(jí)到 Python 3 的主要理由之一。

二、asyncio 的設(shè)計(jì)

asyncio 模塊最大特點(diǎn)就是，只存在一個(gè)線程，跟 JavaScript 一樣。

由于只有一個(gè)線程，就不可能多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行。asyncio 是"多任務(wù)合作"模式（cooperative multitasking），允許異步任務(wù)交出執(zhí)行權(quán)給其他任務(wù)，等到其他任務(wù)完成，再收回執(zhí)行權(quán)繼續(xù)往下執(zhí)行，這跟 JavaScript 也是一樣的。

由于代碼的執(zhí)行權(quán)在多個(gè)任務(wù)之間交換，所以看上去好像多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，其實(shí)底層只有一個(gè)線程，多個(gè)任務(wù)分享運(yùn)行時(shí)間。

表面上，這是一個(gè)不合理的設(shè)計(jì)，明明有多線程多進(jìn)程的能力，為什么放著多余的 CPU 核心不用，而只用一個(gè)線程呢？但是就像前面說(shuō)的，單線程簡(jiǎn)化了很多問(wèn)題，使得代碼邏輯變得簡(jiǎn)單，寫(xiě)法符合直覺(jué)。

asyncio 模塊在單線程上啟動(dòng)一個(gè)事件循環(huán)（event loop），時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)新進(jìn)入循環(huán)的事件，加以處理，并不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到異步任務(wù)結(jié)束。事件循環(huán)的內(nèi)部機(jī)制，可以參考 JavaScript 的模型，兩者是一樣的。

三、asyncio API

下面介紹 asyncio 模塊最主要的幾個(gè)API。注意，必須使用 Python 3.7 或更高版本，早期的語(yǔ)法已經(jīng)變了。

第一步，import 加載 asyncio 模塊。

import asyncio

第二步，函數(shù)前面加上 async 關(guān)鍵字，就變成了 async 函數(shù)。這種函數(shù)最大特點(diǎn)是執(zhí)行可以暫停，交出執(zhí)行權(quán)。

async def main():

第三步，在 async 函數(shù)內(nèi)部的異步任務(wù)前面，加上await命令。

await asyncio.sleep(1)

上面代碼中，asyncio.sleep(1) 方法可以生成一個(gè)異步任務(wù)，休眠1秒鐘然后結(jié)束。

執(zhí)行引擎遇到await命令，就會(huì)在異步任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行之后，暫停當(dāng)前 async 函數(shù)的執(zhí)行，把執(zhí)行權(quán)交給其他任務(wù)。等到異步任務(wù)結(jié)束，再把執(zhí)行權(quán)交回 async 函數(shù)，繼續(xù)往下執(zhí)行。

第四步，async.run() 方法加載 async 函數(shù)，啟動(dòng)事件循環(huán)。

asyncio.run(main())

上面代碼中，asyncio.run() 在事件循環(huán)上監(jiān)聽(tīng) async 函數(shù)main的執(zhí)行。等到 main 執(zhí)行完了，事件循環(huán)才會(huì)終止。

四、async 函數(shù)的示例

下面是 async 函數(shù)的例子，新建一個(gè)腳本async.py，代碼如下。

#!/usr/bin/env python3

# async.py

importasyncio

async defcount():

print("One")

await asyncio.sleep(1)

print("Two")

async defmain():

await asyncio.gather(count(), count(), count())

asyncio.run(main())

上面腳本中，在 async 函數(shù)main的里面，asyncio.gather() 方法將多個(gè)異步任務(wù)（三個(gè) count()）包裝成一個(gè)新的異步任務(wù)，必須等到內(nèi)部的多個(gè)異步任務(wù)都執(zhí)行結(jié)束，這個(gè)新的異步任務(wù)才會(huì)結(jié)束。

腳本的運(yùn)行結(jié)果如下。

$ python3 async.py

One

One

One

Two

Two

Two

上面運(yùn)行結(jié)果的原因是，三個(gè) count() 依次執(zhí)行，打印完 One，就休眠1秒鐘，把執(zhí)行權(quán)交給下一個(gè) count()，所以先連續(xù)打印出三個(gè) One。等到1秒鐘休眠結(jié)束，執(zhí)行權(quán)重新交回第一個(gè) count()，開(kāi)始執(zhí)行 await 命令下一行的語(yǔ)句，所以會(huì)接著打印出三個(gè)Two。腳本總的運(yùn)行時(shí)間是1秒。

作為對(duì)比，下面是這個(gè)例子的同步版本 sync.py。

#!/usr/bin/env python3

# sync.py

importtime

defcount():

print("One")

time.sleep(1)

print("Two")

defmain():

for_inrange(3):

count()

main()

上面腳本的運(yùn)行結(jié)果如下。

$ python3 sync.py

One

Two

One

Two

One

Two

上面運(yùn)行結(jié)果的原因是，三個(gè) count() 都是同步執(zhí)行，必須等到前一個(gè)執(zhí)行完，才能執(zhí)行后一個(gè)。腳本總的運(yùn)行時(shí)間是3秒。

五、實(shí)例：pyppeteer 模塊

最后是一個(gè)異步編程的真實(shí)例子：操作無(wú)頭瀏覽器。異步編程對(duì)代碼的簡(jiǎn)化，在這個(gè)例子體現(xiàn)得淋漓盡致。

我們需要用到 pyppeteer 模塊，它是無(wú)頭瀏覽器 Puppeteer 的 Python 移植，API 跟 JavaScript 版本基本一致。下面是安裝命令。

$ python3 -m pip install pyppeteer

然后，寫(xiě)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)截圖腳本screenshot.py。

#!/usr/bin/env python3

# screenshot.py

importasyncio

frompyppeteerimportlaunch

async defmain():

browser = await launch()

page = await browser.newPage()

await page.goto('http://example.com')

await page.screenshot({'path':'example.png'})

await browser.close()

asyncio.run(main())

上面代碼中，啟動(dòng)瀏覽器（launch）、打開(kāi)新 Tab（newPage()）、訪問(wèn)網(wǎng)址（page.goto()）、截圖（page.screenshot()）、關(guān)閉瀏覽器（browser.close()），這一系列操作都是異步任務(wù)，使用 await 命令寫(xiě)起來(lái)非常自然簡(jiǎn)單。

執(zhí)行這個(gè)腳本，當(dāng)前目錄下就會(huì)生成截圖文件 example.png。

$ python3 screenshot.py

如果腳本執(zhí)行時(shí)報(bào)錯(cuò) No usable sandbox!，可以參考這里。另外，第一次執(zhí)行這個(gè)腳本，會(huì)下載安裝 Puppeteer，可能需要等待較長(zhǎng)時(shí)間，但是此后的執(zhí)行就會(huì)很快。

Pyppeteer 的官網(wǎng)還有其他實(shí)例，比如向網(wǎng)頁(yè)注入 JavaScript 代碼，大家可以自己試玩。

六、參考鏈接

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python2异步编程_Python 异步编程入门的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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