1、初識asyncio協程

初識asyncio協程

1、基本概念

​ 要想了解學習協程相關知識要先對如下幾個概念先行了解：

• 阻塞

  ​ 阻塞狀態是指程序未獲得某所需計算資源時的掛起狀態，簡單說就是程序在等待某個操做未執行完前沒法執行其餘操做。

• 非阻塞

  ​ 非阻塞狀態是指在等待某項操做執行完前能夠繼續運行其餘操做，也就是不會被阻塞。

• 同步

  ​ 不一樣程序單元爲了完成某項任務，在執行過程當中以某種通訊方式保證協調一致，假若有一個售票窗口，你必須等前面的人買完票，輪到你才能買，簡言之同步意味着有序。

• 異步

  ​ 不一樣程序單元爲了完成某項任務，在執行過程當中無需進行通訊也能完成任務，例如爬蟲，只要抓取目標url便可，無需關心其它抓取目標，簡言之異步意味着無序。

• 併發

  ​ 簡單說就是操做系統在處理多個任務時快速切換，例如你在看電視時來電話了，此時你選擇關閉電視，接完電話再打開看，這樣的過程就是併發；

• 並行

  ​ 簡單說就是操做系統同時處理多個任務，例如你在看電視時來電話了，此時你選擇邊看電視邊接電話，這樣的過程就是並行。

• 協程

  ​ 協程擁有本身的寄存器上下文和棧。協程調度切換時，將寄存器上下文和棧保存到其餘地方，在切回來的時候，恢復先前保存的寄存器上下文和棧。所以協程能保留上一次調用時的狀態，即全部局部狀態的一個特定組合，每次過程重入時，就至關於進入上一次調用的狀態。

2、asyncio 異步I/O

​ asyncio是用來編寫併發代碼的庫，被用做多個提供高性能異步框架的基礎，每每是構建I/O密集型和高層級結構化網絡代碼的最佳選擇。

​ 在瞭解asyncio的使用方法前，首先有必要先介紹一下，這幾個貫穿始終的概念：

• event_loop事件循環：程序開啓一個無限的事件循環，程序員會把一些函數註冊到事件循環上。當知足事件發生的時候，調用相應的協程函數。

• coroutine協程：協程對象，指一個使用async關鍵字定義的函數，它的調用不會當即執行函數，而是會返回一個協程對象。協程對象須要註冊到事件循環，由事件循環調用。

• task任務：一個協程對象就是一個原生能夠掛起的函數，任務則是對協程進一步封裝，其中包含任務的各類狀態。

• future對象：表明未來執行或沒有執行的任務的結果，與task沒有本質上的區別。

• async/await關鍵字：python3.5 用於定義協程的關鍵字，async定義一個協程，await用於掛起阻塞的異步調用接口。

3、定義一個協程

​ 幹看概念總歸是難以理解並記住的，下面動手來實現一個協程

from collection.abc import Coroutine

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

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

經過以上的實例咱們就完成了一個最簡單的協程，能夠發現其與普通函數不一樣的僅僅是在函數名前加了async

4、協程的工做流程

一個完整的協程工做流程以下：

• 定義/建立一個協程對象

• 將協程轉爲task任務
• 定義事件循環容器

• 將task任務放到事件循環容器觸發

參照下面示例能夠完整了解這個流程：

import asyncio

async def a(name):  # 定義一個協程
    print('hello',name)

if __name__ == "__main__":
    coroutine = a('world')  # 第一步，定義一個協程對象
    task = asyncio.ensure_future(coroutine)  # 第二步，將協程轉換成task任務
    loop = asyncio.get_event_loop()  # 第三步，定義一個事件循環容器
    loop.run_until_complete(task)  # 第四步，將task任務放到事件循環容器

5、阻塞和await

​ 在程序運行過程當中遇到耗時的操做時會掛起該協程，轉而執行別的協程，當掛起的協程運行完畢時再從別的協程切換回去，不等當前這個協程運沒運行完畢。舉個例子：假若有協程A和協程B，當協程A遇到阻塞耗時的操做時便轉向運行協程B，當協程A的耗時操做結束再從協程B切換回去，無論協程B有沒有運行完畢。

​ 由前面asyncio的概念能夠知道，使用await能夠掛起一個協程。

import asyncio

async def a(name):
    await asyncio.sleep(3)  # 模擬耗時的操做，不用time.sleep是由於time模塊不支持異步
    print('hello',name)
    
if __name__ == "__main__":
    coroutine = a('world')
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(coroutine)

補充說明await後面的對象必須的格式：

• 原生協程（coroutine）對象
• 一個由types.coroutine()修飾的生成器
• 一個包含_await方法的對象返回的一個迭代器
  簡言之就是協程，任務，Future三種

總結：至此咱們已經初步瞭解了什麼是異步，什麼是asyncio，以及協程的工做流程，並進行了實踐。