Python 中怎么使用Asyncio實現異步編程

Python 中怎么使用Asyncio實現異步編程，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

異步是怎么一回事?

在傳統的順序編程中， 所有發送給解釋器的指令會一條條被執行。此類代碼的輸出容易顯現和預測。 但是…

譬如說你有一個腳本向3個不同服務器請求數據。  有時，誰知什么原因，發送給其中一個服務器的請求可能意外地執行了很長時間。想象一下從第二個服務器獲取數據用了10秒鐘。在你等待的時候，整個腳本實際上什么也沒干。如果你可以寫一個腳本可以不去等待第二個請求而是僅僅跳過它，然后開始執行第三個請求，然后回到第二個請求，執行之前離開的位置會怎么樣呢。就是這樣。你通過切換任務最小化了空轉時間。盡管如此，當你需要一個幾乎沒有I/O的簡單腳本時，你不想用異步代碼。

還有一件重要的事情要提，所有代碼在一個線程中運行。所以如果你想讓程序的一部分在后臺執行同時干一些其他事情，那是不可能的。

準備開始

這是 asyncio 主概念最基本的定義:

• 協程— 消費數據的生成器，但是不生成數據。Python 2.5 介紹了一種新的語法讓發送數據到生成器成為可能。我推薦查閱David Beazley “A  Curious Course on Coroutines and Concurrency” 關于協程的詳細介紹。

• 任務— 協程調度器。如果你觀察下面的代碼，你會發現它只是讓 event_loop 盡快調用它的_step ，同時 _step  只是調用協程的下一步。

class Task(futures.Future):       def __init__(self, coro, loop=None):         super().__init__(loop=loop)         ...         self._loop.call_soon(self._step)      def _step(self):             ...         try:             ...             result = next(self._coro)         except StopIteration as exc:             self.set_result(exc.value)         except BaseException as exc:             self.set_exception(exc)             raise         else:             ...             self._loop.call_soon(self._step)

• 事件循環— 把它想成 asyncio 的中心執行器。

現在我們看一下所有這些如何融為一體。正如我之前提到的，異步代碼在一個線程中運行。

從上圖可知：

1.消息循環是在線程中執行

2.從隊列中取得任務

3.每個任務在協程中執行下一步動作

4.如果在一個協程中調用另一個協程(await  <coroutine_name>)，會觸發上下文切換，掛起當前協程，并保存現場環境(變量，狀態)，然后載入被調用協程

5.如果協程的執行到阻塞部分(阻塞I/O，Sleep)，當前協程會掛起，并將控制權返回到線程的消息循環中，然后消息循環繼續從隊列中執行下一個任務...以此類推

6.隊列中的所有任務執行完畢后，消息循環返回***個任務

異步和同步的代碼對比

現在我們實際驗證異步模式的切實有效，我會比較兩段 python 腳本，這兩個腳本除了 sleep 方法外，其余部分完全相同。在***個腳本里，我會用標準的  time.sleep 方法，在第二個腳本里使用 asyncio.sleep 的異步方法。

這里使用 Sleep 是因為它是一個用來展示異步方法如何操作 I/O 的最簡單辦法。

使用同步 sleep 方法的代碼：

import asyncio   import time   from datetime import datetime   async def custom_sleep():       print('SLEEP', datetime.now())     time.sleep(1)  async def factorial(name, number):       f = 1     for i in range(2, number+1):         print('Task {}: Compute factorial({})'.format(name, i))         await custom_sleep()         f *= i     print('Task {}: factorial({}) is {}\n'.format(name, number, f))   start = time.time()   loop = asyncio.get_event_loop()  tasks = [       asyncio.ensure_future(factorial("A", 3)),     asyncio.ensure_future(factorial("B", 4)), ] loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))   loop.close()  end = time.time()   print("Total time: {}".format(end - start))

腳本輸出：

Task A: Compute factorial(2)   SLEEP 2017-04-06 13:39:56.207479   Task A: Compute factorial(3)   SLEEP 2017-04-06 13:39:57.210128   Task A: factorial(3) is 6  Task B: Compute factorial(2)   SLEEP 2017-04-06 13:39:58.210778   Task B: Compute factorial(3)   SLEEP 2017-04-06 13:39:59.212510   Task B: Compute factorial(4)   SLEEP 2017-04-06 13:40:00.217308   Task B: factorial(4) is 24  Total time: 5.016386032104492

使用異步 Sleep 的代碼：

import asyncio   import time   from datetime import datetime   async def custom_sleep():       print('SLEEP {}\n'.format(datetime.now()))     await asyncio.sleep(1)  async def factorial(name, number):       f = 1     for i in range(2, number+1):         print('Task {}: Compute factorial({})'.format(name, i))         await custom_sleep()         f *= i     print('Task {}: factorial({}) is {}\n'.format(name, number, f))   start = time.time()   loop = asyncio.get_event_loop()  tasks = [       asyncio.ensure_future(factorial("A", 3)),     asyncio.ensure_future(factorial("B", 4)), ] loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))   loop.close()  end = time.time()   print("Total time: {}".format(end - start))

腳本輸出：

Task A: Compute factorial(2)   SLEEP 2017-04-06 13:44:40.648665  Task B: Compute factorial(2)   SLEEP 2017-04-06 13:44:40.648859  Task A: Compute factorial(3)   SLEEP 2017-04-06 13:44:41.649564  Task B: Compute factorial(3)   SLEEP 2017-04-06 13:44:41.649943  Task A: factorial(3) is 6  Task B: Compute factorial(4)   SLEEP 2017-04-06 13:44:42.651755  Task B: factorial(4) is 24  Total time: 3.008226156234741

從輸出可以看到，異步模式的代碼執行速度快了大概兩秒。當使用異步模式的時候(每次調用 await asyncio.sleep(1)  )，進程控制權會返回到主程序的消息循環里，并開始運行隊列的其他任務(任務A或者任務B)。

關于Python 中怎么使用Asyncio實現異步編程問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。