async await介紹

用asyncio提供的@asyncio.coroutine可以把一個生成器標記為協(xié)程類型，然后在協(xié)程內(nèi)部用yield from 等待IO操作，讓出cpu執(zhí)行權(quán)。
然而異步的關(guān)鍵字yield 和 yield from畢竟是復用生成器關(guān)鍵字，兩者在概念上糾纏不清，所以從Python 3.5開始引入了新的語法async和await替換yield 和 yield from，讓協(xié)程的代碼更易懂。
簡單來說，可以這樣理解：

• async 替換 @asyncio.coroutine：標識一個函數(shù)為異步函數(shù)
• await 替換 yield from：標識等待IO操作，讓出CPU執(zhí)行權(quán)

async 實現(xiàn)協(xié)程示例

由于協(xié)程在各個python版本中有細微差異，本篇以python3.10為例

import asyncio


async def coro1():
    print("start coro1")
    await asyncio.sleep(2)
    print("end coro1")


async def coro2():
    print("start coro2")
    await asyncio.sleep(1)
    print("end coro2")


# 創(chuàng)建事件循環(huán)
loop = asyncio.get_event_loop()


# 創(chuàng)建任務
task1 = loop.create_task(coro1())
task2 = loop.create_task(coro2())

# 運行協(xié)程
loop.run_until_complete(asyncio.gather(task1, task2))

# 關(guān)閉事件循環(huán)
loop.close()

輸出結(jié)果：

start coro1
start coro2
end coro2
end coro1

代碼邏輯：

1. 創(chuàng)建一個事件循環(huán)
2. 將兩個異步函數(shù)coro1，coro2封裝成兩個任務task1，task2
3. 用asyncio.gather將兩個任務組合到一起，并發(fā)執(zhí)行task1，task2
4. 先執(zhí)行task1，遇到IO切換到task2
5. 執(zhí)行task2，遇到IO切換，但此時沒有等待執(zhí)行的任務，cpu為空
6. task2執(zhí)行完成，task1執(zhí)行完成

從示例代碼可以看出，協(xié)程的幾個關(guān)鍵要素：

1. 事件循環(huán)
2. 協(xié)程函數(shù)定義
3. 可等待對象
4. 并發(fā)執(zhí)行

協(xié)程基本原理

組成協(xié)程最重要的因素就是事件循環(huán)和任務。

• 任務就是一個對象，包括執(zhí)行的代碼，執(zhí)行完成、失敗等狀態(tài)以及返回結(jié)果，任務中通常會有IO切換。
• 事件循環(huán)，可以把它當做是一個while循環(huán)。while循環(huán)在周期性的運行并執(zhí)行一些任務，所有任務執(zhí)行完成會關(guān)閉循環(huán)。

偽代碼示例如下：

任務列表 = [ 任務1, 任務2, 任務3,... ]

while True:
    可執(zhí)行的任務列表，已完成的任務列表 = 去任務列表中檢查所有的任務，將'可執(zhí)行'和'已完成'的任務返回
    
    for 就緒任務 in 已準備就緒的任務列表:
        執(zhí)行已就緒的任務
        
    for 已完成的任務 in 已完成的任務列表:
        在任務列表中移除 已完成的任務

    如果 任務列表 中的任務都已完成，則終止循環(huán)

獲取和創(chuàng)建事件循環(huán)：loop = asyncio.get_event_loop()
驅(qū)動事件循環(huán)運行：loop.run_until_complete(asyncio.gather(task1, task2))
事件循環(huán)過程：
事件循環(huán)中執(zhí)行任務，當執(zhí)行到某一個任務時遇到IO時，協(xié)程會讓出CPU給第二個任務執(zhí)行，第二個任務中遇到IO再次讓出CPU，直到所有任務完成。這就是協(xié)程并發(fā)性能好的一個關(guān)鍵能力：遇到IO切換任務執(zhí)行，避免了程序等待IO完成再執(zhí)行的耗時。

為什么協(xié)程在IO密集時性能較好

很多人可能會疑問，多線程遇到IO也會切換，為什么協(xié)程比線程性能好呢？
簡單來是三點：

1. 協(xié)程更輕量級，切換需要恢復的上線文很少，所以比線程更快速
2. 線程切換CPU是搶占的，協(xié)程是主動讓出的，協(xié)程對CPU的使用更充分
3. 協(xié)程更輕量級，啟動線程需要的內(nèi)存資源比協(xié)程更多

示例代碼的高級api實現(xiàn)

示例代碼中使用了asyncio.get_event_loop()和 loop.run_until_complete()等代碼，這些其實asyncio包的低級API，是為了展示底層原理而使用的。通常更推薦高級APIasyncio.run()實現(xiàn)協(xié)程并發(fā)。

import asyncio


async def coro1():
    print("start coro1")
    await asyncio.sleep(2)
    print("end coro1")


async def coro2():
    print("start coro2")
    await asyncio.sleep(1)
    print("end coro2")


async def main():
    task1 = asyncio.create_task(coro1())
    task2 = asyncio.create_task(coro2())
    await asyncio.gather(task1, task2)


asyncio.run(main())

run() 從功能上等價于以下低階API

loop = asyncio.get_event_loop()
task = loop.create_task(coro())
loop.run_until_complete(task)

連載一系列關(guān)于python異步編程的文章。包括同異步框架性能對比、異步事情驅(qū)動原理等。歡迎關(guān)注微信公眾號第一時間接收文章。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python异步编程之asyncio初识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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