python中的asyncio使用详解_python asyncio

作者：凡人多烦事01 | 2024-02-13 12:53:35

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python asyncio

在python的异步实践中，每次看asynicio都会有新的收获，本篇总结一下最近看这个库的使用。

一些核心概念

异步函数的定义

普通函数的定义是使用 def 关键词，异步的函数，协程函数(Coroutine)本质上是一个函数，特点是在代码块中可以将执行权交给其他协程，使用async def 来定义

# 普通函数定义
def add2(x):
    print(x+2)
    return x+2

# 异步函数的定义
async def add3(x):
    print("in async fun add")
    return x+3

如何调用协程并且得到它的运行结果?
调用普通的函数只需要 result = add2(2),这时函数就可以得到运行，并且将结果4返回给result,如果使用result = add3(2),此时再打印 result 呢？
得到的是一个coroutine对象，<coroutine object add3 at 0x000002ED564A5048>，并不是2+3=5这个结果，怎样才能得到结果呢？
协程函数想要执行需要放到事件循环里执行。

事件循环 Eventloop

Eventloop 是asyncio应用的核心,把一些异步函数注册到这个事件循环上，事件循环会循环执行这些函数,当执行到某个函数时，如果它正在等待I/O返回，如它正在进行网络请求，或者sleep操作，事件循环会暂停它的执行去执行其他的函数；当某个函数完成I/O后会恢复，下次循环到它的时候继续执行。因此，这些异步函数可以协同(Cooperative)运行：这就是事件循环的目标。

返回到上面的函数,想要得到函数执行结果，需要有一个Eventloop

import asyncio

loop = asyncio.get_event_loop()

async def add3(x):
    print("in async fun add")
    return x+3

result = loop.run_until_complete(add3(2))
print(result)

#运行的结果是
#in async fun add
#5

或者使用await 关键字来修饰函数的调用，如result = await add3(2),但是await只能用在协程函数中，所以想要用await关键字就还需要定义一个协程函数

async def add3(x):
    print("in async fun add")
    return x+3

async def main():
    result = await add3(2)
    return result

但最终的执行还是需要放到一个事件循环中进行.

稍微复杂一点的例子

# coding:utf-8

import asyncio
import time


async def testa(x):
    print("in test a")
    await asyncio.sleep(3)
    print("Resuming a")
    return x


async def testb(x):
    print("in test b")
    await asyncio.sleep(1)
    print('Resuming b')
    return x


async def main():
    start = time.time()
    resulta = await testa(1)
    resultb = await testb(2)
    print("test a result is %d"%resulta)
    print("test b result is %d"%resultb)
    print("use %s time"%(time.time()-start))

if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(main())

这段代码定义了两个协程，并将它们放到另外一个协程main函数中，想要获得它们运行的结果，事件循环的特点是当它遇到某个I/O需要等待(如这里的asyncio.sleep()函数)的时候，可以去执行其它的函数，这样，整个函数执行所需要的时间，应该是所有协程中执行时间最长的那个，对于上面这个代码来说，一个sleep了3秒，一个sleep了1秒，总的用时应该是3秒多一点，但结果是这样吗？

它的输出是这样的

in test a
Resuming a
in test b
Resuming b
test a result is 1
test b result is 2
use 4.001966714859009 time

它的用时是4秒多一点，而且是先执行了testa函数，然后再执行了testb函数，是串行的依次执行的，并没有像我们想象中的并发执行。那应该怎样才能并发执行呢？

async def main():
    start = time.time()
    resulta,resultb = await asyncio.gather(testa(1),testb(2))
    print("test a result is %d" % resulta)
    print("test b result is %d" % resultb)
    print("use %s time" % (time.time() - start))

if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(main())

需要将协程放到asyncio.gather() 中运行，上面的代码得到的输出是

in test b
in test a
Resuming b
Resuming a
test a result is 1
test b result is 2
use 3.001237392425537 time

可以看到，testa和testb是同步在运行，由于testb只sleep了1秒钟，所以testb先输出了Resuming b,最后将每个协程函数的结果返回，注意，这里是gather()函数里的每一个协程函数都执行完了，它才结果，结果是一个列表，列表里的值顺序和放到gather函数里的协程的顺序是一致的。

除了使用asyncio.gather 来执行协程函数以外，还可以使用Task任务对象

async def main():
    start = time.time()

    taska = asyncio.ensure_future(testa(1))
    taskb = asyncio.ensure_future(testb(2))

    print(taska)
    print(taskb)
    print(taska.done(), taskb.done())
    await taskb
    await taska
    print(taska.done(), taskb.done())

    print(taskb.result())
    print(taska.result())
    print("use %s time" % (time.time() - start))

if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(main())

使用asyncio.ensure_future(testa(1)) 返回一个task对象，此时task进入pending状态，并没有执行，这时print(taska) 得到<Task pending coro=<testa() running at F:/python/python3Test/asynctest.py:7>>些时，taska.done()返回False,表示它还没有结束，当调用await taska 时表示开始执行该协程，当执行结束以后，taska.done() 返回True，这时可以调用taska.result() 得到函数的返回值，如果协程还没有结束就调用result()方法则会抛个异常，raise InvalidStateError('Result is not ready.').

创建task对象除了使用asyncio.ensure_future()方法还可以使用loop.create_task() 方法

async def main():
    start = time.time()

    taska = loop.create_task(testa(1))
    taskb = loop.create_task(testb(2))

    print(taska)
    print(taskb)
    print(taska.done(), taskb.done())
    await taskb
    await taska
    print(taska.done(), taskb.done())

    print(taskb.result())
    print(taska.result())
    print("use %s time" % (time.time() - start))

if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(main())

上面一直在使用asyncio.gather()函数来执行协程函数，还有一个asyncio.wait()函数，它的参数是协程的列表。

async def main():
    start = time.time()
    done,pending = await asyncio.wait([testa(1),testb(2)])
    print(list(done))
    print(list(pending))
    print(list(done)[0].result())
    print("use %s time" % (time.time() - start))

if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(main())

asyncio.wait() 返回一个tuple对象，对象里又包含一个已经完成的任务set和未完成任务的set，上面代码得到的结果是

in test b
in test a
Resuming b
Resuming a
[<Task finished coro=<testa() done, defined at F:/python/python3Test/asynctest.py:7> result=1>, <Task finished coro=<testb() done, defined at F:/python/python3Test/asynctest.py:14> result=2>]
[]
1
use 3.0003058910369873 time

使用wait和gather有哪些区别呢？
首先，gather是需要所有任务都执行结束，如果某一个协程函数崩溃了，则会抛异常，都不会有结果。
wait可以定义函数返回的时机，可以是FIRST_COMPLETED(第一个结束的), FIRST_EXCEPTION(第一个出现异常的), ALL_COMPLETED(全部执行完，默认的)

# coding:utf-8

import asyncio
import time


async def testa(x):
    print("in test a")

    await asyncio.sleep(3)
    print(1/0)
    print("Resuming a")
    return x


async def testb(x):
    print("in test b")
    await asyncio.sleep(1)
    print(1/0)
    print('Resuming b')
    return x


async def main():
    start = time.time()
    done,pending = await asyncio.wait([testa(1),testb(2)],return_when=asyncio.tasks.FIRST_EXCEPTION)
    print(list(done))
    print(list(pending))
    print("use %s time" % (time.time() - start))

if __name__ == '__main__':
    loop = asyncio.get_event_loop()
    loop.run_until_complete(main())

这段代码要求在出现第一个异常的时候就结果，函数整体不会崩溃，只是如果这里想要获取结果的话它是一个异常对象。

in test b
in test a
[<Task finished coro=<testb() done, defined at F:/python/python3Test/asynctest.py:16> exception=ZeroDivisionError('division by zero',)>]
[<Task pending coro=<testa() running at F:/python/python3Test/asynctest.py:10> wait_for=<Future pending cb=[Task._wakeup()]>>]
use 1.0000195503234863 time

这篇文章介绍了一些asyncio的基本使用，之后会对Future和Task类做更深入的学习。

参考文章
深入理解asyncio(一)

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