異步IO是個好東西，在網(wǎng)絡讀寫場景中可以大大提高程序的并發(fā)能力，比如爬蟲、web服務等。這樣的好東西自然也要在Python中可以使用。不過，在漫長的Python2時代，官方并沒有推出一個自己的異步IO庫，到了Python 3.4 才推出。我們先來看看異步IO在Python中的發(fā)展歷史。

Python 異步IO的歷史

Python 2的異步IO庫

Python 2 時代官方并沒有異步IO的支持，但是有幾個第三方庫通過事件或事件循環(huán)(Event Loop)實現(xiàn)了異步IO，它們是：twisted: 是事件驅(qū)動的網(wǎng)絡庫

gevent: greenlet + libevent(后來是libev或libuv)。通過協(xié)程(greenlet)和事件循環(huán)庫(libev，libuv)實現(xiàn)的gevent使用很廣泛。

tornado: 支持異步IO的web框架。自己實現(xiàn)了IOLOOP。

Python 3 官方的異步IO

Python 3.4 加入了asyncio 庫，使得Python有了支持異步IO的官方庫。這個庫，底層是事件循環(huán)(EventLoop)，上層是協(xié)程和任務。asyncio自從3.4 版本加入到最新的 3.7版一直在改進中。Python 3.4 剛開始的asyncio的協(xié)程還是基于生成器的，通過 yield from 語法實現(xiàn)，可以通過裝飾器?@asyncio.coroutine(已過時)裝飾一個函數(shù)來定義一個協(xié)程。比如：

Python 3.5 引入了兩個新的關鍵字 await 和 async 用來替換 @asyncio.coroutine 和 yield from ，從語言本身來支持異步IO。從而使得異步編程更加簡潔，并和普通的生成器區(qū)別開來。注意：對基于生成器的協(xié)程的支持已棄用，并計劃在 Python 3.10 中移除。所以，寫異步IO程序時只需使用 async 和 await 即可。Python 3.7 又進行了優(yōu)化，把API分組為高層級API和低層級API。我們先看看下面的代碼，發(fā)現(xiàn)與上面的有什么不同？除了用 async 替換 @asyncio.coroutine 和用 await 替換 yield from 外，最大的變化就是關于eventloop的代碼不見了，只有一個 async.run()。這就是 3.7 的改進，把eventloop相關的API歸入到低層級API，新引進run()作為高層級API讓寫應用程序的開發(fā)者調(diào)用，而不用再關心eventloop。除非你要寫異步庫(比如MySQL異步庫)才會和eventloop打交道。

理解asyncio

理解asyncio并不能，關鍵是要動起手來，接下來我們以下面代碼為例動手實踐一番，通過實踐來理解它。

這段代碼很簡單，我們定義了兩個協(xié)程函數(shù)(在def前面加async)，其中 hi()?我們把它叫做功能函數(shù)，通過一個 aysncio.sleep() 來模擬一個耗時的異步IO操作(比如下載網(wǎng)頁)， main() 叫做入口函數(shù)。其實就是在main() 里面調(diào)用 hi() 函數(shù)，通過不斷改變 main() 的行為來理解異步IO(協(xié)程函數(shù)的調(diào)用)的運行過程。

1. 協(xié)程函數(shù)如何運行？

首先，我們要明確一個道理，hi() 是一個協(xié)程函數(shù)，直接調(diào)用它返回的是一個協(xié)程對象，并沒有真正運行它。把main函數(shù)改成如下，我們來仔細看看協(xié)程函數(shù) hi() 的運行。

下面是運行結果：

代碼第19行，我們像運行普通函數(shù)一樣運行 hi() ，得到的a只是一個協(xié)程對象，見結果第二行：

a is: 這個協(xié)程對象 a 雖然生成了，但是還沒有運行，它需要一個時機。也就是asyncio的事件循環(huán)正在運行main，還沒有空去運行它。

代碼第21行，通過 await 告訴 event_loop(事件循環(huán))?，main協(xié)程停在這里，你去運行其它協(xié)程吧。這時候 event_loop 去執(zhí)行a協(xié)程，也就是去執(zhí)行 hi() 函數(shù)里面的代碼。等 hi() 運行完，event_loop 再回到main協(xié)程繼續(xù)從21行開始執(zhí)行，把 hi() 的返回值賦值給b，這時候 b 的值是1。

event_loop 在整個異步IO過程中扮演一個管家的角色，在不同的協(xié)程之間切換運行代碼，切換是通過事件來進行的，通過 await 離開當前協(xié)程，await 的協(xié)程完成后又回到之前的協(xié)程對應的地方繼續(xù)執(zhí)行。

2. 協(xié)程函數(shù)如何并發(fā)？

異步IO的好處就是并發(fā)，但如何實現(xiàn)呢？我們先來看一個不是并發(fā)的例子：

這次，我們把main修改成一個for循環(huán)執(zhí)行4次 hi()?，看看它運行的結果：

整個過程從21:48:30 到 21:48:40 結束，用了10秒。而hi()的執(zhí)行時間分別是1秒，2秒，3秒，4秒總共10秒。也就是4個hi() 雖然是異步的但是順序執(zhí)行的，沒有并發(fā)。

接下來，就到了并發(fā)的實現(xiàn)了，通過 asyncio.creat_task()?即可：

通過 create_task() 我們在for循環(huán)里面生成了4個task(也是協(xié)程對象)，但是這4個協(xié)程任務并沒有被執(zhí)行，它們需要等待一個時機：當前協(xié)程(main)遇到 await。

第二個for循環(huán)開始逐一 await 協(xié)程，此時 event_loop 就可以空出手來去執(zhí)行那4個協(xié)程，過程大致如下：先執(zhí)行hi(1, 1) ，打印“enter hi(), 1 @21:58:35”，遇到await asyncio.sleep(1)，當前協(xié)程掛起；

接著執(zhí)行 hi(2, 2)，執(zhí)行打印命令，遇到await asyncio.sleep(2)?，當前協(xié)程掛起；

接著執(zhí)行 hi(3, 3)，執(zhí)行打印命令，遇到await asyncio.sleep(3)?，當前協(xié)程掛起；

接著執(zhí)行 hi(4, 4)，執(zhí)行打印命令，遇到await asyncio.sleep(4)?，當前協(xié)程掛起；

以上4步只是協(xié)程的切換和打印語句，執(zhí)行非常快，我們可以任務它們是同時執(zhí)行起來的。

1秒后，hi(1,1)的sleep結束它會發(fā)出事件告訴 event_loop 我await結束了，過來執(zhí)行我，event_loop 此時空閑就來執(zhí)行它，繼續(xù)執(zhí)行sleep后面的打印語句；

2秒后，hi(2,2)的sleep結束它會發(fā)出事件告訴 event_loop 我await結束了，過來執(zhí)行我，event_loop 此時空閑就來執(zhí)行它，繼續(xù)執(zhí)行sleep后面的打印語句；

3秒后，hi(3,3)的sleep結束它會發(fā)出事件告訴 event_loop 我await結束了，過來執(zhí)行我，event_loop 此時空閑就來執(zhí)行它，繼續(xù)執(zhí)行sleep后面的打印語句；

4秒后，hi(4,4)的sleep結束它會發(fā)出事件告訴 event_loop 我await結束了，過來執(zhí)行我，event_loop 此時空閑就來執(zhí)行它，繼續(xù)執(zhí)行sleep后面的打印語句；

4秒后，生成的4個協(xié)程任務就都執(zhí)行完畢。總耗時4秒，也就是我們的4個任務并發(fā)完成了。

所以，上面的代碼運行的結果如下：

根據(jù)上面講述的執(zhí)行流程，可以看到結果對應起來了。4個任務都是在35秒時開始執(zhí)行，以后每個1秒完成一個。main函數(shù)從35執(zhí)行到39介紹，共耗時4秒。

3. 錯誤的運行

上面的并發(fā)很完美，但有時候你可能會犯錯。比如下面的main(), 你可能只是并發(fā) hi() 函數(shù)，但不需要它的返回結果，于是有了下面的 main()：

先猜猜會有什么樣的結果！！

你猜對了嗎？下面是運行結果：main()的for循環(huán)只是生成了4個task協(xié)程，然后就退出了。event_loop 收到main退出的事件就空出來去執(zhí)行了那4個協(xié)程，進去了但都碰到了sleep。然后event_loop就空閑了。這時候run() 就收到了main() 執(zhí)行完畢的事件，run() 就執(zhí)行完了，最后執(zhí)行print，整個程序就退出了。從main退出到整個程序退出就是一瞬間的事情，那4個協(xié)程還在傻傻的睡著，不，是在睡夢中死去了。

在main()中加一個sleep會出現(xiàn)什么結果：

在main()退出前，我們要先sleep 2秒，再來猜猜它的運行結果是什么？

如果你對上面沒有sleep的過程搞清楚了，不難猜到正確的結果：

注意：main() 的退出和 hi(2, 2) 的退出順序。簡單講，main() 先sleep 2秒，hi(2, 2) 后sleep兩秒，所以main先退出。

理解了sleep(2) 的執(zhí)行過程，那么你就可以知道 sleep(4) 和 sleep(5) 的結果了。如果沒有自信的話，就自己改一下時間，運行看看結果。

4. 如何判斷是否要把函數(shù)定義為協(xié)程函數(shù)？

定義一個協(xié)程函數(shù)很簡單，在def前面加async即可。那么如何判斷一個函數(shù)該不該定義為協(xié)程函數(shù)呢？

記住這一個原則：如果該函數(shù)是要進行IO操作(讀寫網(wǎng)絡、讀寫文件、讀寫數(shù)據(jù)庫等)，就把它定義為協(xié)程函數(shù)，否則就是普通函數(shù)。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的pythonasyncio在哪个版本好_理解Python asyncio的简洁方式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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