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Python 内置模块之 asyncio（异步iO）

發(fā)布時間：2023/12/20 python 55 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Python 内置模块之 asyncio（异步iO）小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

python3.0，標準庫里的異步網(wǎng)絡模塊：select(非常底層) ，第三方異步網(wǎng)絡庫：Tornado，gevent

python3.4，asyncio：支持 TCP ，子進程

現(xiàn)在的asyncio，有了很多的模塊已經(jīng)在支持：aiohttp,aiodns,aioredis等等 https://github.com/aio-libs 這里列出了已經(jīng)支持的內容，并在持續(xù)更新。

asyncio的使用上，感覺和gevent有異曲同工之妙

1、基礎概念：

event_loop 事件循環(huán)：理解為一個循環(huán)的池，里面存放一些async關鍵詞定義的協(xié)程函數(shù)，只有放到循環(huán)池里才能執(zhí)行
coroutine 協(xié)程：協(xié)程對象，指一個使用async關鍵字定義的函數(shù)，它的調用不會立即執(zhí)行函數(shù)，而是會返回一個協(xié)程對象。協(xié)程對象需要注冊到事件循環(huán)，由事件循環(huán)調用。
task 任務：一個協(xié)程對象就是一個原生可以掛起的函數(shù)，任務則是對協(xié)程進一步封裝，其中包含任務的各種狀態(tài)。
future：代表將來執(zhí)行或沒有執(zhí)行的任務的結果。它和task上沒有本質的區(qū)別
async/await 關鍵字：python3.5 用于定義協(xié)程的關鍵字，async定義一個協(xié)程，await用于掛起阻塞的異步調用接口。

來看一個簡單是示例

import time import asyncionow = lambda : time.time() async def do_some_work(x): ? ?# 使用async關鍵字定義協(xié)程，當然協(xié)程不能直接運行，需要將協(xié)程加入到事件循環(huán)loop中print('Waiting: ', x) start = now() coroutine = do_some_work(2) ? ? # 這里是一個協(xié)程對象，這個時候do_some_work函數(shù)并沒有執(zhí)行 loop = asyncio.get_event_loop() ? ? # 第一步：創(chuàng)建一個事件循環(huán)（池） loop.run_until_complete(coroutine) ? ?# 第二步：將協(xié)程加入到事件循環(huán)loop，并啟動事件循環(huán)2 Waiting: ?2 TIME: ?0.0004658699035644531

創(chuàng)建task

協(xié)程對象不能直接運行，需要包裝成任務才能運行，上面是通過run_until_complete()方法包裝成task（隱式包裝），還有下面兩種方式進行顯式包裝：

import asyncio import timenow = lambda : time.time() async def do_some_work(x):print('Waiting: ', x) start = now() coroutine = do_some_work(2)loop = asyncio.get_event_loop() # task = asyncio.ensure_future(coroutine) # 方式一 task = loop.create_task(coroutine) # 方式二 print(task)loop.run_until_complete(task) print(task) print('TIME: ', now() - start)# 以下為輸出 2 3 4 <Task pending coro=<do_some_work() running at /Users/ghost/Rsj217/python3.6/async/async-main.py:17>> Waiting: 2 <Task finished coro=<do_some_work() done, defined at /Users/ghost/Rsj217/python3.6/async/async-main.py:17> result=None> TIME: 0.0003490447998046875

創(chuàng)建task后，task在加入事件循環(huán)之前是pending狀態(tài)，加入loop后運行中是running狀態(tài)，loop調用完是Done，運行完是finished狀態(tài)，雖說本質上協(xié)程函數(shù)和task指的東西都一樣，但是task有了協(xié)程函數(shù)的狀態(tài)。

其中l(wèi)oop.run_until_complete()接受一個future參數(shù)，futurn具體指代一個協(xié)程函數(shù)，而task是future的子類，所以我們不聲明一個task直接傳入?yún)f(xié)程函數(shù)也能執(zhí)行。

關于上面通過loop.create_task(coroutine)創(chuàng)建task,同樣的可以通過 asyncio.ensure_future(coroutine)創(chuàng)建task

關于這兩個命令的官網(wǎng)解釋： https://docs.python.org/3/library/asyncio-task.html#asyncio.ensure_future

綁定回調函數(shù)

通過task的task.add_done_callback(callback)方法綁定回調函數(shù)，回調函數(shù)接收一個future對象參數(shù)如task，在內部通過future.result()獲得協(xié)程函數(shù)的返回值。

import asyncioasync def test(x):return x+3 def callback(y):print(y.result()) coroutine = test(5) loop = asyncio.get_event_loop() task = loop.create_task(coroutine) task.add_done_callback(callback) loop.run_until_complete(task)

通過add_done_callback方法給task任務添加回調函數(shù)，當task（也可以說是coroutine）執(zhí)行完成的時候,就會調用回調函數(shù)。并通過參數(shù)future獲取協(xié)程執(zhí)行的結果。這里我們創(chuàng)建的task和回調里的future對象實際上是同一個對象

await（掛起耗時操作）

多任務聲明了協(xié)程函數(shù)，也同時在loop中注冊了，他的執(zhí)行也是順序執(zhí)行的，因為在異步函數(shù)中沒有聲明那些操作是耗時操作，所以會順序執(zhí)行。await的作用就是告訴控制器這個步驟是耗時的，async可以定義協(xié)程對象，使用await可以針對耗時的操作進行掛起

import asyncio import timeasync def test(1):time.sleep(1)print(time.time()) tasks = [asyncio.ensure_future(test()) for _ in range(3)] loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))1547187398.7611663 1547187399.7611988 1547187400.7632194Out[8]:? ({<Task finished coro=<test() done, defined at <ipython-input-5-1534f9ca2d8e>:4> result=None>,<Task finished coro=<test() done, defined at <ipython-input-5-1534f9ca2d8e>:4> result=None>,<Task finished coro=<test() done, defined at <ipython-input-5-1534f9ca2d8e>:4> result=None>},set())

上面執(zhí)行并不是異步執(zhí)行，而是順序執(zhí)行，但是改成下面形式那就是異步執(zhí)行：

import asyncio import time async def test(t):await asyncio.sleep(1) # asyncio 的sleepprint(time.time()) tasks = [asyncio.ensure_future(test()) for _ in range(3)] loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))1547187398.7611663 1547187399.7611988 1547187400.7632194 Out[11]:? ({<Task finished coro=<test() done, defined at <ipython-input-9-3a874803716b>:4> result=None>,<Task finished coro=<test() done, defined at <ipython-input-9-3a874803716b>:4> result=None>,<Task finished coro=<test() done, defined at <ipython-input-9-3a874803716b>:4> result=None>},set())

可見三個任務的間隔時間幾乎忽略不計，這里要注意可以使用await成功掛起的對應應該是下面三種：

原生異步函數(shù)（coroutine ）
由 types.coroutine() 修飾的生成器，這個生成器可以返回 coroutine 對象。
包含 __await 方法的對象返回的一個迭代器

所以即使使用saync修飾requests的方法也不支持異步，而是需要專門的異步網(wǎng)絡請求庫aiohttp，aiodns,aioredis。

aiohttp

aiohttp需要單獨安裝，然后和asyncio庫一起使用，看一下案例

async def get(url):async with aiohttp.ClientSession() as session:async with session.get(url) as response:print(response)print(time.time())import time async def request():url = "http://www.baidu.com"resulit = await get(url)tasks = [asyncio.ensure_future(request()) for _ in range(10)] loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))<ClientResponse(http://www.baidu.com) [200 OK]> <CIMultiDictProxy('Bdpagetype': '1', 'Bdqid': '0x94343a8f0000d2ac', 'Cache-Control': 'private', 'Connection': 'Keep-Alive', 'Content-Encoding': 'gzip', 'Content-Type': 'text/html', 'Cxy_all': 'baidu+fcb1f5fc4ea50a8475457d9dba4ffb75', 'Date': 'Fri, 11 Jan 2019 07:20:37 GMT', 'Expires': 'Fri, 11 Jan 2019 07:19:54 GMT', 'P3p': 'CP=" OTI DSP COR IVA OUR IND COM "', 'Server': 'BWS/1.1', 'Set-Cookie': 'BAIDUID=76DA9E559DEFD4059F7858332E63E4CA:FG=1; expires=Thu, 31-Dec-37 23:55:55 GMT; max-age=2147483647; path=/; domain=.baidu.com', 'Set-Cookie': 'BIDUPSID=76DA9E559DEFD4059F7858332E63E4CA; expires=Thu, 31-Dec-37 23:55:55 GMT; 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幾個任務的時間之差基本忽略不計，那親測發(fā)送一千個請求也就11秒完成，確實很給力。

多進程配合使用

asyncio、aiohttp需要配合aiomultiprocess庫使用，版本要求至少3.6，貼上該庫的github上的使用示例，目前還在驗證：

Usage
Most of aiomultiprocess mimics the standard multiprocessing module whenever possible, while accounting for places that benefit from async functionality.

import asyncio from aiohttp import request from aiomultiprocess import Processasync def put(url, params):async with request("PUT", url, params=params) as response:passasync def main():p = Process(target=put, args=("https://jreese.sh", ))await pasyncio.run(main())# If you want to get results back from that coroutine, Worker makes that available: import asyncio from aiohttp import request from aiomultiprocess import Workerasync def get(url):async with request("GET", url) as response:return await response.text("utf-8")async def main():p = Worker(target=get, args=("https://jreese.sh", ))response = await pasyncio.run(main())#If you want a managed pool of worker processes, then use Pool: import asyncio from aiohttp import request from aiomultiprocess import Poolasync def get(url):async with request("GET", url) as response:return await response.text("utf-8")async def main():urls = ["https://jreese.sh", ...]async with Pool() as pool:result = await pool.map(get, urls)asyncio.run(main())

多協(xié)程并發(fā)

使用loop.run_until_complete(syncio.wait(tasks)) 也可以使用 loop.run_until_complete(asyncio.gather(*tasks)） ,前者傳入task列表，會對task進行解包操作。

協(xié)程嵌套

顧名思義是一個協(xié)程中調用另一個協(xié)程，但是涉及到兩個協(xié)程函數(shù)的結果處理和返回。

被調用協(xié)程返回結果有下列三種方式;

async def get(url):async with aiohttp.ClientSession() as session:async with session.get(url) as response:print(response)print(time.time()) async def request():url = "http://www.baidu.com"tasks = [asyncio.ensure_future(url) for _ in range（1000）] 方式一：dones, pendings = await asyncio.wait(tasks) # 返回future對象，不返回直接結果for task in dones:print('Task ret: ', task.result()) 方式二：results = await asyncio.gather(*tasks) # 直接返回結果方式三：for task in asyncio.as_completed(tasks):result = await taskprint('Task ret: {}'.format(result)) # 迭代方式返回結果tasks = asyncio.ensure_future(request()) loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

停止協(xié)程任務

實現(xiàn)結束task有兩種方式：關閉單個task、關閉loop，涉及主要函數(shù)：

asyncio.Task.all_tasks()獲取事件循環(huán)任務列表
KeyboardInterrupt捕獲停止異常（Ctrl+C）
loop.stop()停止任務循環(huán)
task.cancel()取消單個任務
loop.run_forever()
loop.close()關閉事件循環(huán)，不然會重啟

重啟

方式一：適用于內嵌協(xié)程函數(shù)，先取內嵌協(xié)程任務

async def get(url): async with aiohttp.ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: print(response) print(time.time()) async def request(): url = "http://www.baidu.com" tasks = [asyncio.ensure_future(url) for _ in range（1000）] dones, pendings = await asyncio.wait(tasks)task = asyncio.ensure_future(request()) loop = asyncio.get_event_loop() try: loop.run_until_complete(task) except KeyboardInterrupt as e: asyncio.gather(*asyncio.Task.all_tasks()).cancel() loop.stop() loop.run_forever() finally: loop.close()

方式二：適用于無內嵌函數(shù)，直接遍歷協(xié)程任務

loop = asyncio.get_event_loop() try: loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks)) except KeyboardInterrupt as e: for task in asyncio.Task.all_tasks(): print(task.cancel()) loop.stop() loop.run_forever() finally: loop.close()

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python 内置模块之 asyncio（异步iO）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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