Flask实现异步执行任务

Flask 是 Python 中有名的轻量级同步 web 框架，在一些开发中，可能会遇到需要长时间处理的任务，此时就需要使用异步的方式来实现，让长时间任务在后台运行，先将本次请求的响应状态返回给前端，不让前端界面「卡顿」，当异步任务处理好后，如果需要返回状态，再将状态返回。

怎么实现呢？

使用线程的方式

当要执行耗时任务时，直接开启一个新的线程来执行任务，这种方式最为简单快速。

通过 ThreadPoolExecutor 来实现

from flask import Flask
from time import sleep
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
# DOCS https://docs.python.org/3/library/concurrent.futures.html#concurrent.futures.ThreadPoolExecutor
# 创建线程池执行器
executor = ThreadPoolExecutor(2)
app = Flask(__name__)
@app.route('/jobs')
def run_jobs():
 # 交由线程去执行耗时任务
 executor.submit(long_task, 'hello', 123)
 return 'long task running.'
# 耗时任务
def long_task(arg1, arg2):
 print("args: %s %s!" % (arg1, arg2))
 sleep(5)
 print("Task is done!")
if __name__ == '__main__':
 app.run()

当要执行一些比较简单的耗时任务时就可以使用这种方式，如发邮件、发短信验证码等。

但这种方式有个问题，就是前端无法得知任务执行状态。

如果想要前端知道，就需要设计一些逻辑，比如将任务执行状态存储到 redis 中，通过唯一的任务 id 进行标识，然后再写一个接口，通过任务 id 去获取任务的状态，然后让前端定时去请求该接口，从而获得任务状态信息。

全部自己实现就显得有些麻烦了，而 Celery 刚好实现了这样的逻辑，来使用一下。

使用 Celery

为了满足前端可以获得任务状态的需求，可以使用 Celery。

Celery 是实时任务处理与调度的分布式任务队列，它常用于 web 异步任务、定时任务等，后面单独写一篇文章描述 Celery 的架构，这里不深入讨论。

现在我想让前端可以通过一个进度条来判断后端任务的执行情况。使用 Celery 就很容易实现，首先通过 pip 安装 Celery 与 redis，之所以要安装 redis，是因为让 Celery 选择 redis 作为「消息代理 / 消息中间件」。

pip install celery
pip install redis

在 Flask 中使用 Celery 其实很简单，这里先简单的过一下 Flask 中使用 Celery 的整体流程，然后再去实现具体的项目

1.在 Flask 中初始化 Celery

from flask import Flask
from celery import Celery
app = Flask(__name__)
# 配置
# 配置消息代理的路径，如果是在远程服务器上，则配置远程服务器中redis的URL
app.config['CELERY_BROKER_URL'] = 'redis://localhost:6379/0'
# 要存储 Celery 任务的状态或运行结果时就必须要配置
app.config['CELERY_RESULT_BACKEND'] = 'redis://localhost:6379/0'
# 初始化Celery
celery = Celery(app.name, broker=app.config['CELERY_BROKER_URL'])
# 将Flask中的配置直接传递给Celery
celery.conf.update(app.config)

上述代码中，通过 Celery 类初始化 celery 对象，传入的应用名称与消息代理的连接 URL。

2.通过 celery.task 装饰器装饰耗时任务对应的函数

@celery.task
def long_task(arg1, arg2):
 # 耗时任务的逻辑
 return result

3.Flask 中定义接口通过异步的方式执行耗时任务

@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def index():
 task = long_task.delay(1, 2)
delay () 方法是 applyasync () 方法的快捷方式，applyasync () 参数更多，可以更加细致的控制耗时任务，比如想要 long_task () 在一分钟后再执行
@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def index():
 task = long_task.apply_async(args=[1, 2], countdown=60)

delay () 与 apply_async () 会返回一个任务对象，该对象可以获取任务的状态与各种相关信息。
通过这 3 步就可以使用 Celery 了。

接着就具体来实现「让前端可以通过一个进度条来判断后端任务的执行情况」的需求。

# bind为True，会传入self给被装饰的方法
@celery.task(bind=True)
def long_task(self):
 verb = ['Starting up', 'Booting', 'Repairing', 'Loading', 'Checking']
 adjective = ['master', 'radiant', 'silent', 'harmonic', 'fast']
 noun = ['solar array', 'particle reshaper', 'cosmic ray', 'orbiter', 'bit']
 message = ''
 total = random.randint(10, 50)
 for i in range(total):
 if not message or random.random() < 0.25:
 # 随机的获取一些信息
 message = '{0} {1} {2}...'.format(random.choice(verb),
 random.choice(adjective),
 random.choice(noun))
 # 更新Celery任务状态
 self.update_state(state='PROGRESS',
 meta={'current': i, 'total': total,
 'status': message})
 time.sleep(1)
 # 返回字典
 return {'current': 100, 'total': 100, 'status': 'Task completed!',
 'result': 42}

上述代码中，celery.task () 装饰器使用了 bind=True 参数，这个参数会让 Celery 将 Celery 本身传入，可以用于记录与更新任务状态。

然后就是一个 for 迭代，迭代的逻辑没什么意义，就是随机从 list 中抽取一些词汇来模拟一些逻辑的运行，为了表示这是耗时逻辑，通过 time.sleep (1) 休眠一秒。

每次获取一次词汇，就通过 self.update_state () 更新 Celery 任务的状态，Celery 包含一些内置状态，如 SUCCESS、STARTED 等等，这里使用了自定义状态「PROGRESS」，除了状态外，还将本次循环的一些信息通过 meta 参数 (元数据) 以字典的形式存储起来。有了这些数据，前端就可以显示进度条了。

定义好耗时方法后，再定义一个 Flask 接口方法来调用该耗时方法

@app.route('/longtask', methods=['POST'])
def longtask():
 # 异步调用
 task = long_task.apply_async()
 # 返回 202，与Location头
 return jsonify({}), 202, {'Location': url_for('taskstatus',
 task_id=task.id)}

简单而言，前端通过 POST 请求到 /longtask，让后端开始去执行耗时任务。

返回的状态码为 202，202 通常表示一个请求正在进行中，然后还在返回数据包的包头 (Header) 中添加了 Location 头信息，前端可以通过读取数据包中 Header 中的 Location 的信息来获取任务 id 对应的完整 url。

前端有了任务 id 对应的 url 后，还需要提供一个接口给前端，让前端可以通过任务 id 去获取当前时刻任务的具体状态。

@app.route('/status/<task_id>')
def taskstatus(task_id):
 task = long_task.AsyncResult(task_id)
 if task.state == 'PENDING': # 在等待
 response = {
 'state': task.state,
 'current': 0,
 'total': 1,
 'status': 'Pending...'
 }
 elif task.state != 'FAILURE': # 没有失败
 response = {
 'state': task.state, # 状态
 # meta中的数据，通过task.info.get()可以获得
 'current': task.info.get('current', 0), # 当前循环进度
 'total': task.info.get('total', 1), # 总循环进度
 'status': task.info.get('status', '')
 }
 if 'result' in task.info:
 response['result'] = task.info['result']
 else:
 # 后端执行任务出现了一些问题
 response = {
 'state': task.state,
 'current': 1,
 'total': 1,
 'status': str(task.info), # 报错的具体异常
 }
 return jsonify(response)

为了可以获得任务对象中的信息，使用任务 id 初始化 AsyncResult 类，获得任务对象，然后就可以从任务对象中获得当前任务的信息。

该方法会返回一个 JSON，其中包含了任务状态以及 meta 中指定的信息，前端可以利用这些信息构建一个进度条。

如果任务在 PENDING 状态，表示该任务还没有开始，在这种状态下，任务中是没有什么信息的，这里人为的返回一些数据。如果任务执行失败，就返回 task.info 中包含的异常信息，此外就是正常执行了，正常执行可以通 task.info 获得任务中具体的信息。

这样，后端的逻辑就处理完成了，接着就来实现前端的逻辑，要实现图形进度条，可以直接使用 nanobar.js，简单两句话就可以实现一个进度条，其官网例子如下：

var options = {
 classname: 'my-class',
 id: 'my-id',
 // 进度条要出现的位置
 target: document.getElementById('myDivId')
};
// 初始化进度条对象
var nanobar = new Nanobar( options );
nanobar.go( 30 ); // 30% 进度条
nanobar.go( 76 ); // 76% 进度条
// 100% 进度条，进度条结束
nanobar.go(100);

有了 nanobar.js 就非常简单了。

先定义一个简单的 HTML 界面

<h2>Long running task with progress updates</h2>
<button id="start-bg-job">Start Long Calculation</button><br><br>
<div id="progress"></div>

通过 JavaScript 实现对后台的请求

// 按钮点击事件
$(function() {
 $('#start-bg-job').click(start_long_task);
 });
// 请求 longtask 接口
function start_long_task() {
 // 添加元素在html中
 div = $('<div class="progress"><div></div><div>0%</div><div>...</div><div> </div></div><hr>');
 $('#progress').append(div);
 // 创建进度条对象
 var nanobar = new Nanobar({
 bg: '#44f',
 target: div[0].childNodes[0]
 });
 // ajax请求longtask
 $.ajax({
 type: 'POST',
 url: '/longtask',
 // 获得数据，从响应头中获取Location
 success: function(data, status, request) {
 status_url = request.getResponseHeader('Location');
 // 调用 update_progress() 方法更新进度条
 update_progress(status_url, nanobar, div[0]);
 },
 error: function() {
 alert('Unexpected error');
 }
 });
 }
// 更新进度条
function update_progress(status_url, nanobar, status_div) {
 // getJSON()方法是JQuery内置方法，这里向Location中对应的url发起请求，即请求「/status/<task_id>」
 $.getJSON(status_url, function(data) {
 // 计算进度
 percent = parseInt(data['current'] * 100 / data['total']);
 // 更新进度条
 nanobar.go(percent);
 // 更新文字
 $(status_div.childNodes[1]).text(percent + '%');
 $(status_div.childNodes[2]).text(data['status']);
 if (data['state'] != 'PENDING' && data['state'] != 'PROGRESS') {
 if ('result' in data) {
 // 展示结果
 $(status_div.childNodes[3]).text('Result: ' + data['result']);
 }
 else {
 // 意料之外的事情发生
 $(status_div.childNodes[3]).text('Result: ' + data['state']);
 }
 }
 else {
 // 2秒后再次运行
 setTimeout(function() {
 update_progress(status_url, nanobar, status_div);
 }, 2000);
 }
 });
 } 

可以通过注释阅读代码整体逻辑。

至此，需求实现完了，运行一下。

首先运行 Redis

redis-server

然后运行 celery

celery worker -A app.celery --loglevel=info

最后运行 Flask 项目

python app.py

效果如下：

到此这篇关于Flask实现异步执行任务的文章就介绍到这了,更多相关Flask 异步内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！