一初识asyncio协程

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了一初识asyncio协程相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

初识asyncio协程

一、基本概念

? 要想了解学习协程相关知识要先对以下几个概念先行了解:

  • 阻塞

    ? 阻塞状态是指程序未得到某所需计算资源时的挂起状态,简单说就是程序在等待某个操作未执行完前无法执行其他操作。

  • 非阻塞

    ? 非阻塞状态是指在等待某项操作执行完前可以继续运行其他操作,也就是不会被阻塞。

  • 同步

    ? 不同程序单元为了完成某项任务,在执行过程中以某种通信方式保证协调一致,假如有一个售票窗口,你必须等前面的人买完票,轮到你才能买,简言之同步意味着有序。

  • 异步

    ? 不同程序单元为了完成某项任务,在执行过程中无需进行通信也能完成任务,例如爬虫,只要抓取目标url即可,无需关心其它抓取目标,简言之异步意味着无序。

  • 并发

    ? 简单说就是操作系统在处理多个任务时快速切换,例如你在看电视时来电话了,此时你选择关闭电视,接完电话再打开看,这样的过程就是并发;

  • 并行

    ? 简单说就是操作系统同时处理多个任务,例如你在看电视时来电话了,此时你选择边看电视边接电话,这样的过程就是并行。

  • 协程

    ? 协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存到其他地方,在切回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此协程能保留上一次调用时的状态,即所有局部状态的一个特定组合,每次过程重入时,就相当于进入上一次调用的状态。

二、asyncio 异步I/O

? asyncio是用来编写并发代码的库,被用作多个提供高性能异步框架的基础,往往是构建I/O密集型和高层级结构化网络代码的最佳选择。

? 在了解asyncio的使用方法前,首先有必要先介绍一下,这几个贯穿始终的概念:

  • event_loop事件循环:程序开启一个无限的事件循环,程序员会把一些函数注册到事件循环上。当满足事件发生的时候,调用相应的协程函数。

  • coroutine协程:协程对象,指一个使用async关键字定义的函数,它的调用不会立即执行函数,而是会返回一个协程对象。协程对象需要注册到事件循环,由事件循环调用。

  • task任务:一个协程对象就是一个原生可以挂起的函数,任务则是对协程进一步封装,其中包含任务的各种状态。

  • future对象:代表将来执行或没有执行的任务的结果,与task没有本质上的区别。

  • async/await关键字:python3.5 用于定义协程的关键字,async定义一个协程,await用于挂起阻塞的异步调用接口。

三、定义一个协程

? 干看概念总归是难以理解并记住的,下面动手来实现一个协程

from collection.abc import Coroutine

async def a(name):
    print('hello',name)

if __name__ == '__main__':
    test = a('world')   # 输出 hello world
    print(isinstance(test,Coroutine))  # 输出 True

通过以上的实例我们就完成了一个最简单的协程,可以发现其与普通函数不同的仅仅是在函数名前加了async

四、协程的工作流程

一个完整的协程工作流程如下:

  • 定义/创建一个协程对象

  • 将协程转为task任务
  • 定义事件循环容器
  • 将task任务放到事件循环容器触发

参照下面示例可以完整了解这个流程:

import asyncio

async def a(name):  # 定义一个协程
    print('hello',name)

if __name__ == "__main__":
    coroutine = a('world')  # 第一步,定义一个协程对象
    task = asyncio.ensure_future(coroutine)  # 第二步,将协程转换成task任务
    loop = asyncio.get_event_loop()  # 第三步,定义一个事件循环容器
    loop.run_until_complete(task)  # 第四步,将task任务放到事件循环容器

五、阻塞和await

? 在程序运行过程中遇到耗时的操作时会挂起该协程,转而执行别的协程,当挂起的协程运行完毕时再从别的协程切换回去,不等当前这个协程运没运行完毕。举个例子:假如有协程A和协程B,当协程A遇到阻塞耗时的操作时便转向运行协程B,当协程A的耗时操作结束再从协程B切换回去,不管协程B有没有运行完毕。

? 由前面asyncio的概念可以知道,使用await可以挂起一个协程。

import asyncio

async def a(name):
    await asyncio.sleep(3)  # 模拟耗时的操作,不用time.sleep是因为time模块不支持异步
    print('hello',name)
    
if __name__ == "__main__":
    coroutine = a('world')
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(coroutine)

补充说明await后面的对象必须的格式:

  • 原生协程(coroutine)对象
  • 一个由types.coroutine()修饰的生成器
  • 一个包含_await方法的对象返回的一个迭代器
    简言之就是协程,任务,Future三种

总结:至此我们已经初步了解了什么是异步,什么是asyncio,以及协程的工作流程,并进行了实践。

以上是关于一初识asyncio协程的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Python异步IO之协程:使用asyncio的不同方法实现协程

如何将协程添加到正在运行的 asyncio 循环中?

Python协程之asyncio

asyncio 异步编程

python协程--asyncio模块(基础并发测试)

python 并发专题(十三):asyncio 协程中的多任务