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Python協(xié)程asyncio異步編程筆記分享

 更新時(shí)間:2021年09月13日 10:56:35   作者:季布,  
這篇文章主要介紹了Python協(xié)程asyncio異步編程筆記分享,基于async & await關(guān)鍵字的協(xié)程可以實(shí)現(xiàn)異步編程,這也是目前python異步相關(guān)的主流技術(shù)

1.事件循環(huán)

可以理解成為一個(gè)死循環(huán),去檢查任務(wù)列表中的任務(wù),如果可執(zhí)行就去執(zhí)行,如果檢查不到就是不可執(zhí)行的,那就忽略掉去執(zhí)行其他可執(zhí)行的任務(wù),如果IO結(jié)束了(比如說(shuō)去百度下載圖片,下載完了就會(huì)變成可執(zhí)行任務(wù))再去執(zhí)行下載完成之后的邏輯

#這里的任務(wù)是有狀態(tài)的,比如這個(gè)任務(wù)已經(jīng)完成或者正在執(zhí)行或者正在IO等待
任務(wù)列表 = [ 任務(wù)1, 任務(wù)2, 任務(wù)3,... ]
while True:
    可執(zhí)行的任務(wù)列表,已完成的任務(wù)列表 = 去任務(wù)列表中檢查所有的任務(wù),將'可執(zhí)行'和'已完成'的任務(wù)返回
    for 就緒任務(wù) in 可執(zhí)行的任務(wù)列表:
        執(zhí)行已就緒的任務(wù)
    for 已完成的任務(wù) in 已完成的任務(wù)列表:
        在任務(wù)列表中移除 已完成的任務(wù)
    如果 任務(wù)列表 中的任務(wù)都已完成,則終止循環(huán)
#在編寫程序時(shí)候可以通過(guò)如下代碼來(lái)獲取和創(chuàng)建事件循環(huán)。
import asyncio
loop = asyncio.get_event_loop()
#將任務(wù)放到任務(wù)列表,讓事件循環(huán)去檢測(cè)任務(wù)的狀態(tài)(是否可運(yùn)行,是否IO)
loop.loop.run_until_complete(任務(wù))

2.協(xié)程和異步編程

協(xié)程函數(shù),定義形式為 async def 的函數(shù)。
協(xié)程對(duì)象,調(diào)用 協(xié)程函數(shù)() 所返回的對(duì)象。

# 定義一個(gè)協(xié)程函數(shù)
async def func():
    pass
# 調(diào)用協(xié)程函數(shù),返回一個(gè)協(xié)程對(duì)象(內(nèi)部代碼不會(huì)執(zhí)行)
result = func()

2.1 基本使用

程序中,如果想要執(zhí)行協(xié)程函數(shù)的內(nèi)部代碼,需要 事件循環(huán) 和 協(xié)程對(duì)象 配合才能實(shí)現(xiàn)
示例1:

import asyncio
async def func():
    print("協(xié)程內(nèi)部代碼")
# 調(diào)用協(xié)程函數(shù),返回一個(gè)協(xié)程對(duì)象。
result = func()
# 方式一
# loop = asyncio.get_event_loop() # 創(chuàng)建一個(gè)事件循環(huán)
# loop.run_until_complete(result) # 將協(xié)程當(dāng)做任務(wù)提交到事件循環(huán)的任務(wù)列表中,協(xié)程執(zhí)行完成之后終止。
# 方式二
# 本質(zhì)上方式一是一樣的,內(nèi)部先 創(chuàng)建事件循環(huán) 然后執(zhí)行 run_until_complete,一個(gè)簡(jiǎn)便的寫法。
# asyncio.run 函數(shù)在 Python 3.7 中加入 asyncio 模塊,
asyncio.run(result)

2.2 await

await+可等待對(duì)象(協(xié)程對(duì)象,F(xiàn)uture,Task對(duì)象)
await是一個(gè)只能在協(xié)程函數(shù)中使用的關(guān)鍵字,用于遇到IO操作時(shí)掛起 當(dāng)前協(xié)程(任務(wù)),當(dāng)前協(xié)程(任務(wù))掛起過(guò)程中 事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他的協(xié)程(任務(wù)),當(dāng)前協(xié)程IO處理完成時(shí),可以再次切換回來(lái)執(zhí)行await之后的代碼。

import asyncio
async def func():
    print("執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼")
    # 遇到IO操作掛起當(dāng)前協(xié)程(任務(wù)),等IO操作完成之后再繼續(xù)往下執(zhí)行。
    # 當(dāng)前協(xié)程掛起時(shí),事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他協(xié)程(任務(wù))。
	#response是IO耗時(shí)結(jié)束后拿到的結(jié)果
    response = await asyncio.sleep(2)
    print("IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為:", response)
result = func()
asyncio.run(result)


結(jié)果
執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼
IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為: None
#這里返回None表示這個(gè)好事沒(méi)有啥意義,如果你是下載了一張圖片成功后會(huì)返回一個(gè)結(jié)果

示例2:

import asyncio
async def others():
    print("start")
    await asyncio.sleep(2)
    print('end')
    return '返回值'
async def func():
    print("執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼")
    # 遇到IO操作掛起當(dāng)前協(xié)程(任務(wù)),等IO操作完成之后再繼續(xù)往下執(zhí)行。當(dāng)前協(xié)程掛起時(shí),事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他協(xié)程(任務(wù))。
    response = await others()
    print("IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為:", response)
asyncio.run( func() )

執(zhí)行結(jié)果:
執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼
start
end
IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為: 返回值

示例3:

import asyncio
async def others():
    print("start")
    await asyncio.sleep(2)
    print('end')
    return '返回值'
async def func():
    print("執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼")
    # 遇到IO操作掛起當(dāng)前協(xié)程(任務(wù)),等IO操作完成之后再繼續(xù)往下執(zhí)行。當(dāng)前協(xié)程掛起時(shí),事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他協(xié)程(任務(wù))。
    #await等待有返回值才會(huì)向下執(zhí)行
    response1 = await others()
    print("IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為:", response1)
    response2 = await others()
    print("IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為:", response2)
asyncio.run( func() )

執(zhí)行結(jié)果:
執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼
start
end
IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為: 返回值
start
end
IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為: 返回值

下一步依賴上一步的結(jié)果時(shí)使用await,但如果有其他任務(wù)依然會(huì)切換到其他任務(wù)去執(zhí)行

2.3 Task對(duì)象

在事件循環(huán)中添加多個(gè)任務(wù)。
Tasks用于并發(fā)調(diào)度協(xié)程,通過(guò)asyncio.create_task(協(xié)程對(duì)象)的方式創(chuàng)建Task對(duì)象,這樣可以讓協(xié)程加入事件循環(huán)中等待被調(diào)度執(zhí)行。

除了使用 asyncio.create_task() 函數(shù)以外,還可以用低層級(jí)的 loop.create_task() 或 ensure_future() 函數(shù)。

不建議手動(dòng)實(shí)例化 Task 對(duì)象。

本質(zhì)上是將協(xié)程對(duì)象封裝成task對(duì)象,并將協(xié)程立即加入事件循環(huán),同時(shí)追蹤協(xié)程的狀態(tài)。
注意:asyncio.create_task() 函數(shù)在 Python 3.7 中被加入。

在 Python 3.7 之前,可以改用低層級(jí)的 asyncio.ensure_future() 函數(shù)。

示例1:

import asyncio
async def func():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return "返回值"
async def main():
    print("main開始")
    # 創(chuàng)建協(xié)程,將協(xié)程封裝到一個(gè)Task對(duì)象中并立即添加到事件循環(huán)的任務(wù)列表中,等待事件循環(huán)去執(zhí)行(默認(rèn)是就緒狀態(tài))。
    task1 = asyncio.create_task(func())
    # 創(chuàng)建協(xié)程,將協(xié)程封裝到一個(gè)Task對(duì)象中并立即添加到事件循環(huán)的任務(wù)列表中,等待事件循環(huán)去執(zhí)行(默認(rèn)是就緒狀態(tài))。
    task2 = asyncio.create_task(func())
    print("main結(jié)束")
    # 當(dāng)執(zhí)行某協(xié)程遇到IO操作時(shí),會(huì)自動(dòng)化切換執(zhí)行其他任務(wù)。
    # 此處的await是等待相對(duì)應(yīng)的協(xié)程全都執(zhí)行完畢并獲取結(jié)果
    ret1 = await task1
    ret2 = await task2
    print(ret1, ret2)
asyncio.run(main())

執(zhí)行結(jié)果:
main開始
main結(jié)束
1
1
2
2
返回值 返回值

實(shí)例2:

import asyncio
async def func():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return "返回值"
async def main():
    print("main開始")
    # 創(chuàng)建協(xié)程,將協(xié)程封裝到Task對(duì)象中并添加到事件循環(huán)的任務(wù)列表中,等待事件循環(huán)去執(zhí)行(默認(rèn)是就緒狀態(tài))。
    # 在調(diào)用
    task_list = [
        asyncio.create_task(func(), name="n1"),
        asyncio.create_task(func(), name="n2")
    ]
    print("main結(jié)束")
    # 當(dāng)執(zhí)行某協(xié)程遇到IO操作時(shí),會(huì)自動(dòng)化切換執(zhí)行其他任務(wù)。
    # 此處的await是等待所有協(xié)程執(zhí)行完畢,并將所有協(xié)程的返回值保存到done
    # 如果設(shè)置了timeout值,則意味著此處最多等待的秒,完成的協(xié)程返回值寫入到done中,未完成則寫到pending中(比如下面的Timeout=1,要下載的圖片是兩秒,設(shè)為1秒就會(huì)執(zhí)行失敗,done內(nèi)為空,而pending中就是執(zhí)行失敗的)。
    done, pending = await asyncio.wait(task_list, timeout=None)
    print(done, pending)
asyncio.run(main())

執(zhí)行結(jié)果:
main開始
main結(jié)束
1
1
2
2
{
   <Task finished name='n1' coro=<func() done, defined at C:/Users/xuan.li/Desktop/unidevopss/py3x64/ibuildmaster/apps/PROD/tests.py:513> result='返回值'>,
   <Task finished name='n2' coro=<func() done, defined at C:/Users/xuan.li/Desktop/unidevopss/py3x64/ibuildmaster/apps/PROD/tests.py:513> result='返回值'>
}
 set()

示例3:

import asyncio
async def func():
    print("執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼")
    # 遇到IO操作掛起當(dāng)前協(xié)程(任務(wù)),等IO操作完成之后再繼續(xù)往下執(zhí)行。當(dāng)前協(xié)程掛起時(shí),事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他協(xié)程(任務(wù))。
    response = await asyncio.sleep(2)
    print("IO請(qǐng)求結(jié)束,結(jié)果為:", response)
coroutine_list = [func(), func()]
# 錯(cuò)誤:coroutine_list = [ asyncio.create_task(func()), asyncio.create_task(func()) ]  
# 此處不能直接 asyncio.create_task,因?yàn)閷ask立即加入到事件循環(huán)的任務(wù)列表,
# 但此時(shí)事件循環(huán)還未創(chuàng)建,所以會(huì)報(bào)錯(cuò)。
# 使用asyncio.wait將列表封裝為一個(gè)協(xié)程,并調(diào)用asyncio.run實(shí)現(xiàn)執(zhí)行兩個(gè)協(xié)程
# asyncio.wait內(nèi)部會(huì)對(duì)列表中的每個(gè)協(xié)程執(zhí)行ensure_future,封裝為Task對(duì)象。
done,pending = asyncio.run( asyncio.wait(coroutine_list) )

以上就是Python協(xié)程asyncio 異步編程筆記分享的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Python協(xié)程asyncio 異步編程的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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