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原文：https://segmentfault.com/a/1190000008814676

所謂「異步 IO」，就是你發(fā)起一個 IO 操作，卻不用等它結(jié)束，你可以繼續(xù)做其他事情，當(dāng)它結(jié)束時，你會得到通知。

Asyncio 是并發(fā)（concurrency）的一種方式。對 Python 來說，并發(fā)還可以通過線程（threading）和多進程（multiprocessing）來實現(xiàn)。

Asyncio 并不能帶來真正的并行（parallelism）。當(dāng)然，因為 GIL（全局解釋器鎖）的存在，Python 的多線程也不能帶來真正的并行。

可交給 asyncio 執(zhí)行的任務(wù)，稱為協(xié)程（coroutine）。一個協(xié)程可以放棄執(zhí)行，把機會讓給其它協(xié)程（即 yield from 或 await）。

1. 定義協(xié)程

協(xié)程的定義，需要使用 async def 語句。

async?def?do_some_work(x):?pass

do_some_work 便是一個協(xié)程。
準(zhǔn)確來說，do_some_work 是一個協(xié)程函數(shù)，可以通過 asyncio.iscoroutinefunction 來驗證：

print(asyncio.iscoroutinefunction(do_some_work))?#?True

這個協(xié)程什么都沒做，我們讓它睡眠幾秒，以模擬實際的工作量 ：

async?def?do_some_work(x):print("Waiting?"?+?str(x))await?asyncio.sleep(x)

在解釋 await 之前，有必要說明一下協(xié)程可以做哪些事。協(xié)程可以：

• 等待一個 future 結(jié)束

• 等待另一個協(xié)程（產(chǎn)生一個結(jié)果，或引發(fā)一個異常）

• 產(chǎn)生一個結(jié)果給正在等它的協(xié)程

• 引發(fā)一個異常給正在等它的協(xié)程

asyncio.sleep 也是一個協(xié)程，所以 await asyncio.sleep(x) 就是等待另一個協(xié)程。可參見 asyncio.sleep 的文檔：

sleep(delay,?result=None,?*,?loop=None) Coroutine?that?completes?after?a?given?time?(in?seconds).

2. 運行協(xié)程

調(diào)用協(xié)程函數(shù)，協(xié)程并不會開始運行，只是返回一個協(xié)程對象，可以通過 asyncio.iscoroutine 來驗證：

print(asyncio.iscoroutine(do_some_work(3)))?#?True

此處還會引發(fā)一條警告：

async1.py:16:?RuntimeWarning:?coroutine?'do_some_work'?was?never?awaitedprint(asyncio.iscoroutine(do_some_work(3)))

要讓這個協(xié)程對象運行的話，有兩種方式：

• 在另一個已經(jīng)運行的協(xié)程中用 await 等待它

• 通過 ensure_future 函數(shù)計劃它的執(zhí)行

簡單來說，只有 loop 運行了，協(xié)程才可能運行。
下面先拿到當(dāng)前線程缺省的 loop ，然后把協(xié)程對象交給 loop.run_until_complete，協(xié)程對象隨后會在 loop 里得到運行。

loop?=?asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(do_some_work(3))

run_until_complete 是一個阻塞（blocking）調(diào)用，直到協(xié)程運行結(jié)束，它才返回。這一點從函數(shù)名不難看出。
run_until_complete 的參數(shù)是一個 future，但是我們這里傳給它的卻是協(xié)程對象，之所以能這樣，是因為它在內(nèi)部做了檢查，通過 ensure_future 函數(shù)把協(xié)程對象包裝（wrap）成了 future。所以，我們可以寫得更明顯一些：

loop.run_until_complete(asyncio.ensure_future(do_some_work(3)))

完整代碼：

import?asyncioasync?def?do_some_work(x):print("Waiting?"?+?str(x))await?asyncio.sleep(x)loop?=?asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(do_some_work(3))

運行結(jié)果：

Waiting?3 <三秒鐘后程序結(jié)束>

3. 回調(diào)函數(shù)

假如協(xié)程是一個 IO 的讀操作，等它讀完數(shù)據(jù)后，我們希望得到通知，以便下一步數(shù)據(jù)的處理。這一需求可以通過往 future 添加回調(diào)來實現(xiàn)。

def?done_callback(futu):print('Done')futu?=?asyncio.ensure_future(do_some_work(3)) futu.add_done_callback(done_callback)loop.run_until_complete(futu)

4. 多個協(xié)程

實際項目中，往往有多個協(xié)程，同時在一個 loop 里運行。為了把多個協(xié)程交給 loop，需要借助 asyncio.gather 函數(shù)。

loop.run_until_complete(asyncio.gather(do_some_work(1),?do_some_work(3)))

或者先把協(xié)程存在列表里：

coros?=?[do_some_work(1),?do_some_work(3)] loop.run_until_complete(asyncio.gather(*coros))

運行結(jié)果：

Waiting?3 Waiting?1 <等待三秒鐘> Done

這兩個協(xié)程是并發(fā)運行的，所以等待的時間不是 1 + 3 = 4 秒，而是以耗時較長的那個協(xié)程為準(zhǔn)。

參考函數(shù) gather 的文檔：

gather(*coros_or_futures, loop=None, return_exceptions=False)
Return a future aggregating results from the given coroutines or futures.

發(fā)現(xiàn)也可以傳 futures 給它：

futus?=?[asyncio.ensure_future(do_some_work(1)),asyncio.ensure_future(do_some_work(3))]loop.run_until_complete(asyncio.gather(*futus))

gather 起聚合的作用，把多個 futures 包裝成單個 future，因為 loop.run_until_complete 只接受單個 future。

5. run_until_complete和run_forever

我們一直通過 run_until_complete 來運行 loop ，等到 future 完成，run_until_complete 也就返回了。

async?def?do_some_work(x):print('Waiting?'?+?str(x))await?asyncio.sleep(x)print('Done')loop?=?asyncio.get_event_loop()coro?=?do_some_work(3) loop.run_until_complete(coro)

輸出：

Waiting?3 <等待三秒鐘> Done <程序退出>

現(xiàn)在改用 run_forever：

async?def?do_some_work(x):print('Waiting?'?+?str(x))await?asyncio.sleep(x)print('Done')loop?=?asyncio.get_event_loop()coro?=?do_some_work(3) asyncio.ensure_future(coro)loop.run_forever()

輸出：

Waiting?3 <等待三秒鐘> Done <程序沒有退出>

三秒鐘過后，future 結(jié)束，但是程序并不會退出。run_forever 會一直運行，直到 stop 被調(diào)用，但是你不能像下面這樣調(diào) stop：

loop.run_forever() loop.stop()

run_forever 不返回，stop 永遠也不會被調(diào)用。所以，只能在協(xié)程中調(diào) stop：

async?def?do_some_work(loop,?x):print('Waiting?'?+?str(x))await?asyncio.sleep(x)print('Done')loop.stop()

這樣并非沒有問題，假如有多個協(xié)程在 loop 里運行：

asyncio.ensure_future(do_some_work(loop,?1)) asyncio.ensure_future(do_some_work(loop,?3))loop.run_forever()

第二個協(xié)程沒結(jié)束，loop 就停止了——被先結(jié)束的那個協(xié)程給停掉的。
要解決這個問題，可以用 gather 把多個協(xié)程合并成一個 future，并添加回調(diào)，然后在回調(diào)里再去停止 loop。

async?def?do_some_work(loop,?x):print('Waiting?'?+?str(x))await?asyncio.sleep(x)print('Done')def?done_callback(loop,?futu):loop.stop()loop?=?asyncio.get_event_loop()futus?=?asyncio.gather(do_some_work(loop,?1),?do_some_work(loop,?3)) futus.add_done_callback(functools.partial(done_callback,?loop))loop.run_forever()

其實這基本上就是 run_until_complete 的實現(xiàn)了，run_until_complete 在內(nèi)部也是調(diào)用 run_forever。

6. Close Loop?

以上示例都沒有調(diào)用 loop.close，好像也沒有什么問題。所以到底要不要調(diào) loop.close 呢？
簡單來說，loop 只要不關(guān)閉，就還可以再運行。：

loop.run_until_complete(do_some_work(loop,?1)) loop.run_until_complete(do_some_work(loop,?3)) loop.close()

但是如果關(guān)閉了，就不能再運行了：

loop.run_until_complete(do_some_work(loop,?1)) loop.close() loop.run_until_complete(do_some_work(loop,?3))??#?此處異常

建議調(diào)用 loop.close，以徹底清理 loop 對象防止誤用。

7. gather 和 wait

asyncio.gather 和 asyncio.wait 功能相似。

coros?=?[do_some_work(loop,?1),?do_some_work(loop,?3)] loop.run_until_complete(asyncio.wait(coros))

具體差別可請參見 StackOverflow 的討論：Asyncio.gather vs asyncio.wait。

8. Timer

C++ Boost.Asio 提供了 IO 對象 timer，但是 Python 并沒有原生支持 timer，不過可以用 asyncio.sleep 模擬。

async?def?timer(x,?cb):futu?=?asyncio.ensure_future(asyncio.sleep(x))futu.add_done_callback(cb)await?futut?=?timer(3,?lambda?futu:?print('Done')) loop.run_until_complete(t)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的非常适合小白的 Asyncio 教程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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