Python协程asyncio 异步编程笔记分享

2024-09-29 11:39:16

1.事件循环

可以理解成为一个死循环，去检查任务列表中的任务，如果可执行就去执行，如果检查不到就是不可执行的，那就忽略掉去执行其他可执行的任务，如果IO结束了(比如说去百度下载图片，下载完了就会变成可执行任务)再去执行下载完成之后的逻辑

#这里的任务是有状态的，比如这个任务已经完成或者正在执行或者正在IO等待
任务列表 = [ 任务1, 任务2, 任务3,... ]
while True:
    可执行的任务列表，已完成的任务列表 = 去任务列表中检查所有的任务，将'可执行'和'已完成'的任务返回
    for 就绪任务 in 可执行的任务列表:
        执行已就绪的任务
    for 已完成的任务 in 已完成的任务列表:
        在任务列表中移除 已完成的任务
    如果 任务列表 中的任务都已完成，则终止循环

#在编写程序时候可以通过如下代码来获取和创建事件循环。
import asyncio
loop = asyncio.get_event_loop()
#将任务放到任务列表，让事件循环去检测任务的状态(是否可运行，是否IO)
loop.loop.run_until_complete(任务)

2.协程和异步编程

协程函数，定义形式为 async def 的函数。
协程对象，调用协程函数() 所返回的对象。

# 定义一个协程函数
async def func():
    pass
# 调用协程函数，返回一个协程对象(内部代码不会执行)
result = func()

2.1 基本使用

程序中，如果想要执行协程函数的内部代码，需要事件循环和协程对象配合才能实现
示例1：

import asyncio
async def func():
    print("协程内部代码")
# 调用协程函数，返回一个协程对象。
result = func()
# 方式一
# loop = asyncio.get_event_loop() # 创建一个事件循环
# loop.run_until_complete(result) # 将协程当做任务提交到事件循环的任务列表中，协程执行完成之后终止。
# 方式二
# 本质上方式一是一样的，内部先 创建事件循环 然后执行 run_until_complete，一个简便的写法。
# asyncio.run 函数在 Python 3.7 中加入 asyncio 模块，
asyncio.run(result)

2.2 await

await+可等待对象(协程对象，Future,Task对象)
await是一个只能在协程函数中使用的关键字，用于遇到IO操作时挂起当前协程（任务），当前协程（任务）挂起过程中事件循环可以去执行其他的协程（任务），当前协程IO处理完成时，可以再次切换回来执行await之后的代码。

import asyncio
async def func():
    print("执行协程函数内部代码")
    # 遇到IO操作挂起当前协程（任务），等IO操作完成之后再继续往下执行。
    # 当前协程挂起时，事件循环可以去执行其他协程（任务）。
	#response是IO耗时结束后拿到的结果
    response = await asyncio.sleep(2)
    print("IO请求结束，结果为：", response)
result = func()
asyncio.run(result)

结果
执行协程函数内部代码
IO请求结束，结果为： None
#这里返回None表示这个好事没有啥意义，如果你是下载了一张图片成功后会返回一个结果

示例2：

import asyncio
async def others():
    print("start")
    await asyncio.sleep(2)
    print('end')
    return '返回值'
async def func():
    print("执行协程函数内部代码")
    # 遇到IO操作挂起当前协程（任务），等IO操作完成之后再继续往下执行。当前协程挂起时，事件循环可以去执行其他协程（任务）。
    response = await others()
    print("IO请求结束，结果为：", response)
asyncio.run( func() )

执行结果:
执行协程函数内部代码
start
end
IO请求结束，结果为：返回值

示例3：

import asyncio
async def others():
    print("start")
    await asyncio.sleep(2)
    print('end')
    return '返回值'
async def func():
    print("执行协程函数内部代码")
    # 遇到IO操作挂起当前协程（任务），等IO操作完成之后再继续往下执行。当前协程挂起时，事件循环可以去执行其他协程（任务）。
    #await等待有返回值才会向下执行
    response1 = await others()
    print("IO请求结束，结果为：", response1)
    response2 = await others()
    print("IO请求结束，结果为：", response2)
asyncio.run( func() )

执行结果：
执行协程函数内部代码
start
end
IO请求结束，结果为：返回值
start
end
IO请求结束，结果为：返回值

下一步依赖上一步的结果时使用await,但如果有其他任务依然会切换到其他任务去执行

2.3 Task对象

在事件循环中添加多个任务。
Tasks用于并发调度协程，通过asyncio.create_task(协程对象)的方式创建Task对象，这样可以让协程加入事件循环中等待被调度执行。除了使用 asyncio.create_task() 函数以外，还可以用低层级的 loop.create_task() 或 ensure_future() 函数。不建议手动实例化 Task 对象。

本质上是将协程对象封装成task对象，并将协程立即加入事件循环，同时追踪协程的状态。
注意：asyncio.create_task() 函数在 Python 3.7 中被加入。在 Python 3.7 之前，可以改用低层级的 asyncio.ensure_future() 函数。

示例1：

import asyncio
async def func():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return "返回值"
async def main():
    print("main开始")
    # 创建协程，将协程封装到一个Task对象中并立即添加到事件循环的任务列表中，等待事件循环去执行（默认是就绪状态）。
    task1 = asyncio.create_task(func())
    # 创建协程，将协程封装到一个Task对象中并立即添加到事件循环的任务列表中，等待事件循环去执行（默认是就绪状态）。
    task2 = asyncio.create_task(func())
    print("main结束")
    # 当执行某协程遇到IO操作时，会自动化切换执行其他任务。
    # 此处的await是等待相对应的协程全都执行完毕并获取结果
    ret1 = await task1
    ret2 = await task2
    print(ret1, ret2)
asyncio.run(main())

执行结果：
main开始
main结束
1
1
2
2
返回值返回值

实例2：

import asyncio
async def func():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return "返回值"
async def main():
    print("main开始")
    # 创建协程，将协程封装到Task对象中并添加到事件循环的任务列表中，等待事件循环去执行（默认是就绪状态）。
    # 在调用
    task_list = [
        asyncio.create_task(func(), name="n1"),
        asyncio.create_task(func(), name="n2")
    ]
    print("main结束")
    # 当执行某协程遇到IO操作时，会自动化切换执行其他任务。
    # 此处的await是等待所有协程执行完毕，并将所有协程的返回值保存到done
    # 如果设置了timeout值，则意味着此处最多等待的秒，完成的协程返回值写入到done中，未完成则写到pending中(比如下面的Timeout=1,要下载的图片是两秒，设为1秒就会执行失败,done内为空，而pending中就是执行失败的)。
    done, pending = await asyncio.wait(task_list, timeout=None)
    print(done, pending)
asyncio.run(main())

执行结果：
main开始
main结束
1
1
2
2
{
   <Task finished name='n1' coro=<func() done, defined at C:/Users/xuan.li/Desktop/unidevopss/py3x64/ibuildmaster/apps/PROD/tests.py:513> result='返回值'>,
   <Task finished name='n2' coro=<func() done, defined at C:/Users/xuan.li/Desktop/unidevopss/py3x64/ibuildmaster/apps/PROD/tests.py:513> result='返回值'>
}
 set()