我們每天都在瀏覽網(wǎng)頁，發(fā)送大大小小的請求給服務(wù)器。有時候，服務(wù)器接到了請求，會發(fā)現(xiàn)他也需要給另外的服務(wù)器發(fā)送請求，或者服務(wù)器也需要做另外一些事情，于是最初們發(fā)送的請求就被阻塞了，也就是要等待服務(wù)器完成其他的事情。

更多的時候，服務(wù)器做的額外事情，并不需要客戶端等待，這時候就可以把這些額外的事情異步去做。從事異步任務(wù)的工具有很多。主要原理還是處理通知消息，針對通知消息通常采取是隊列結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)和消費消息進行通信和業(yè)務(wù)實現(xiàn)。

生產(chǎn)消費與隊列
上述異步任務(wù)的實現(xiàn)，可以抽象為生產(chǎn)者消費模型。如同一個餐館，廚師在做飯，吃貨在吃飯。如果廚師做了很多，暫時賣不完，廚師就會休息；如果客戶很多，廚師馬不停蹄的忙碌，客戶則需要慢慢等待。實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者的方式用很多，下面使用Python標準庫Queue寫個小例子：

import random
import time
from Queue import Queue
from threading import Thread

queue = Queue(10)

class Producer(Thread):
  def run(self):
    while True:
      elem = random.randrange(9)
      queue.put(elem)
      print "廚師 {} 做了 {} 飯 --- 還剩 {} 飯沒賣完".format(self.name, elem, queue.qsize())
      time.sleep(random.random())

class Consumer(Thread):
  def run(self):
    while True:
      elem = queue.get()
      print "吃貨{} 吃了 {} 飯 --- 還有 {} 飯可以吃".format(self.name, elem, queue.qsize())
      time.sleep(random.random())

def main():
  for i in range(3):
    p = Producer()
    p.start()
  for i in range(2):
    c = Consumer()
    c.start()

if __name__ == '__main__':
  main()

大概輸出如下：

廚師 Thread-1 做了 1 飯 --- 還剩 1 飯沒賣完
廚師 Thread-2 做了 8 飯 --- 還剩 2 飯沒賣完
廚師 Thread-3 做了 3 飯 --- 還剩 3 飯沒賣完
吃貨Thread-4 吃了 1 飯 --- 還有 2 飯可以吃
吃貨Thread-5 吃了 8 飯 --- 還有 1 飯可以吃
吃貨Thread-4 吃了 3 飯 --- 還有 0 飯可以吃
廚師 Thread-1 做了 0 飯 --- 還剩 1 飯沒賣完
廚師 Thread-2 做了 0 飯 --- 還剩 2 飯沒賣完
廚師 Thread-1 做了 1 飯 --- 還剩 3 飯沒賣完
廚師 Thread-1 做了 1 飯 --- 還剩 4 飯沒賣完
吃貨Thread-4 吃了 0 飯 --- 還有 3 飯可以吃
廚師 Thread-3 做了 3 飯 --- 還剩 4 飯沒賣完
吃貨Thread-5 吃了 0 飯 --- 還有 3 飯可以吃
吃貨Thread-5 吃了 1 飯 --- 還有 2 飯可以吃
廚師 Thread-2 做了 8 飯 --- 還剩 3 飯沒賣完
廚師 Thread-2 做了 8 飯 --- 還剩 4 飯沒賣完

Redis 隊列
Python內(nèi)置了一個好用的隊列結(jié)構(gòu)。我們也可以是用redis實現(xiàn)類似的操作。并做一個簡單的異步任務(wù)。

Redis提供了兩種方式來作消息隊列。一個是使用生產(chǎn)者消費模式模式，另外一個方法就是發(fā)布訂閱者模式。前者會讓一個或者多個客戶端監(jiān)聽消息隊列，一旦消息到達，消費者馬上消費，誰先搶到算誰的，如果隊列里沒有消息，則消費者繼續(xù)監(jiān)聽。后者也是一個或多個客戶端訂閱消息頻道，只要發(fā)布者發(fā)布消息，所有訂閱者都能收到消息，訂閱者都是ping的。

生產(chǎn)消費模式
主要使用了redis提供的blpop獲取隊列數(shù)據(jù)，如果隊列沒有數(shù)據(jù)則阻塞等待，也就是監(jiān)聽。

import redis

class Task(object):
  def __init__(self):
    self.rcon = redis.StrictRedis(host='localhost', db=5)
    self.queue = 'task:prodcons:queue'

  def listen_task(self):
    while True:
      task = self.rcon.blpop(self.queue, 0)[1]
      print "Task get", task

if __name__ == '__main__':
  print 'listen task queue'
  Task().listen_task()

發(fā)布訂閱模式
使用redis的pubsub功能，訂閱者訂閱頻道，發(fā)布者發(fā)布消息到頻道了，頻道就是一個消息隊列。

import redis


class Task(object):

  def __init__(self):
    self.rcon = redis.StrictRedis(host='localhost', db=5)
    self.ps = self.rcon.pubsub()
    self.ps.subscribe('task:pubsub:channel')

  def listen_task(self):
    for i in self.ps.listen():
      if i['type'] == 'message':
        print "Task get", i['data']

if __name__ == '__main__':
  print 'listen task channel'
  Task().listen_task()

Flask 入口
我們分別實現(xiàn)了兩種異步任務(wù)的后端服務(wù)，直接啟動他們，就能監(jiān)聽redis隊列或頻道的消息了。簡單的測試如下：

import redis
import random
import logging
from flask import Flask, redirect

app = Flask(__name__)

rcon = redis.StrictRedis(host='localhost', db=5)
prodcons_queue = 'task:prodcons:queue'
pubsub_channel = 'task:pubsub:channel'

@app.route('/')
def index():

  html = """
<br>
<center><h3>Redis Message Queue</h3>
<br>
<a href="/prodcons">生產(chǎn)消費者模式</a>
<br>
<br>
<a href="/pubsub">發(fā)布訂閱者模式</a>
</center>
"""
  return html


@app.route('/prodcons')
def prodcons():
  elem = random.randrange(10)
  rcon.lpush(prodcons_queue, elem)
  logging.info("lpush {} -- {}".format(prodcons_queue, elem))
  return redirect('/')

@app.route('/pubsub')
def pubsub():
  ps = rcon.pubsub()
  ps.subscribe(pubsub_channel)
  elem = random.randrange(10)
  rcon.publish(pubsub_channel, elem)
  return redirect('/')

if __name__ == '__main__':
  app.run(debug=True)

啟動腳本，使用

siege -c10 -r 5 http://127.0.0.1:5000/prodcons
siege -c10 -r 5 http://127.0.0.1:5000/pubsub

可以分別在監(jiān)聽的腳本輸入中看到異步消息。在異步的任務(wù)中，可以執(zhí)行一些耗時間的操作，當然目前這些做法并不知道異步的執(zhí)行結(jié)果，如果需要知道異步的執(zhí)行結(jié)果，可以考慮設(shè)計協(xié)程任務(wù)或者使用一些工具如RQ或者celery等。

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