python异步编程之asyncio低阶API
2024/1/8 1:02:29
本文主要是介绍python异步编程之asyncio低阶API,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
低阶API介绍
asyncio中低阶API的种类很多,涉及到开发的5个方面。包括:
- 获取事件循环
- 事件循环方法集
- 传输
- 协议
- 事件循环策略
本篇中只讲解asyncio常见常用的函数,很多底层函数如网络、IPC、套接字、信号等不在本篇范围。
获取事件循环
事件循环是异步中重要的概念之一,用于驱动任务的执行。包含的低阶API如下:
函数 | 功能 |
---|---|
asyncio.get_running_loop() | 获取当前运行的事件循环首选函数。 |
asyncio.get_event_loop() | 获得一个事件循环实例 |
asyncio.set_event_loop() | 将策略设置到事件循环 |
asyncio.new_event_loop() | 创建一个新的事件循环 |
在asyncio初识这篇中提到过事件循环,可以把事件循环当做是一个while循环,在周期性的运行并执行一些任务。这个说法比较抽象,事件循环本质上其实是能调用操作系统IO模型的模块。以Linux系统为例,IO模型有阻塞,非阻塞,IO多路复用等。asyncio 常用的是IO多路复用模型的epool
和 kqueue
。事件循环原理涉及到异步编程的操作系统原理,后续更新一系列相关文章。
get_event_loop()
创建一个事件循环,用于驱动协程的执行
import asyncio async def demo(i): print(f"hello {i}") def main(): loop = asyncio.get_event_loop() print(loop._selector) task = loop.create_task(demo(1)) loop.run_until_complete(task) main()
结果:
<selectors.KqueueSelector object at 0x104eabe20> hello 1
可以通过loop._selector
属性获取到当前事件循环使用的是kqueue模型
获取循环
import asyncio async def demo(i): res = asyncio.get_running_loop() print(res) print(f"hello {i}") def main(): loop = asyncio.get_event_loop() task = loop.create_task(demo(1)) loop.run_until_complete(task) main()
结果:
<_UnixSelectorEventLoop running=True closed=False debug=False> hello 1
推荐使用asyncio.run
创建事件循环,底层API主要用于库的编写。
生命周期
生命周期是用于管理任务的启停的函数,如下:
函数 | 功能 |
---|---|
loop.run_until_complete() | 运行一个期程/任务/可等待对象直到完成。 |
loop.run_forever() | 一直运行事件循环,直到被显示停止 |
loop.stop() | 停止事件循环 |
loop.close() | 关闭事件循环 |
loop.is_running() | 返回 True , 如果事件循环正在运行 |
loop.is_closed() | 返回 True ,如果事件循环已经被关闭 |
await loop.shutdown_asyncgens() | 关闭异步生成器 |
run_until_complete
:
运行一个期程/任务/可等待对象直到完成。run_until_complete的参数是一个futrue对象。当传入一个协程,其内部会自动封装成task。run_until_complete()是会自动关闭事件循环的函数,区别于run_forever()是需要手动关闭事件循环的函数。
import asyncio async def demo(i): print(f"hello {i}") def main(): loop = asyncio.get_event_loop() task = loop.create_task(demo(1)) # 传入的是一个任务 loop.run_until_complete(task) # 传入的是一个协程也可以 loop.run_until_complete(demo(20)) main()
结果:
hello 1 hello 20
调试
函数 | 功能 |
---|---|
loop.set_debug() | 开启或禁用调试模式 |
loop.get_debug() | 获取当前测试模式 |
调度回调函数
在异步编程中回调函数是一种很常见的方法,想要在事件循环中增加一些回调函数,可以有如下方法:
函数 | 功能 |
---|---|
loop.call_soon() | 尽快调用回调。 |
loop.call_soon_threadsafe() | loop.call_soon() 方法线程安全的变体。 |
loop.call_later() | 在给定时间之后调用回调函数。 |
loop.call_at() | 在指定的时间调用回调函数。 |
这些回调函数既可以回调普通函数也可以回调协程函数。call_soon
函数原型:
loop.call_soon(callback, *args, context=None)
示例:
import asyncio async def my_coroutine(): print("协程被执行") async def other_coro(): print("非call_soon调用") def callback_function(): print("回调函数被执行") # 创建一个事件循环 loop = asyncio.get_event_loop() # 使用create_task包装协程函数,并调度执行 loop.call_soon(loop.create_task, my_coroutine()) # 调度一个常规函数以尽快执行 loop.call_soon(callback_function) # 启动一个事件循环 task = loop.create_task(other_coro()) loop.run_until_complete(task)
结果:
回调函数被执行 非call_soon调用 协程被执行
结果分析:
call_soon调用普通函数直接传入函数名作为参数,调用协程函数需要讲协程通过loop.create_task
封装成task。
线程/进程池
函数 | 功能 |
---|---|
await loop.run_in_executor() | 多线程中运行一个阻塞的函数 |
loop.set_default_executor() | 设置 loop.run_in_executor() 默认执行器 |
asyncio.run_in_executor 用于在异步事件循环中执行一个阻塞的函数或方法。它将阻塞的调用委托给一个线程池或进程池,以确保不阻塞主事件循环。可以用于在协程中调用一些不支持异步编程的方法,不支持异步编程的模块。
run_in_executor
import asyncio import concurrent.futures def blocking_function(): # 模拟一个阻塞的操作 import time time.sleep(2) return "阻塞函数返回" async def async_function2(): print("async_function2 start") await asyncio.sleep(1) print("async_function2 end") async def async_function(): print("异步函数开始执行。。。") print("调用同步阻塞函数") # 使用run_in_executor调度执行阻塞函数 result = await loop.run_in_executor(None, blocking_function) print(f"获取同步函数的结果: {result}") # 创建一个事件循环 loop = asyncio.get_event_loop() # 运行异步函数 loop.run_until_complete(asyncio.gather(async_function(), async_function2()))
结果:
异步函数开始执行。。。 调用同步阻塞函数 async_function2 start async_function2 end 获取同步函数的结果: 阻塞函数返回
结果分析:
通过事件循环执行任务async_function
,在async_function中通过loop.run_in_executor调用同步阻塞函数blocking_function
,该阻塞函数没有影响事件循环中另一个任务async_function2
的执行。await loop.run_in_executor(None, blocking_function)
中None代表使用的是默认线程池,也可以替换成其他线程池。
使用自定义线程池和进程池
import asyncio import concurrent.futures def blocking_function(): # 模拟一个阻塞的操作 import time time.sleep(2) return "阻塞函数返回" async def async_function(): print("异步函数开始执行。。。") print("调用同步阻塞函数") # 线程池 with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor() as pool: result = await loop.run_in_executor( pool, blocking_function) print('线程池调用返回结果:', result) # 进程池 with concurrent.futures.ProcessPoolExecutor() as pool: result = await loop.run_in_executor( pool, blocking_function) print('进程池调用返回结果:', result) if __name__ == '__main__': # 创建一个事件循环 loop = asyncio.get_event_loop() # 运行异步函数 loop.run_until_complete(async_function())
结果:
异步函数开始执行。。。 调用同步阻塞函数 线程池调用返回结果: 阻塞函数返回 进程池调用返回结果: 阻塞函数返回
结果分析:
通过线程池concurrent.futures.ThreadPoolExecutor()
和进程池concurrent.futures.ProcessPoolExecutor()
执行阻塞函数。
任务与期程
函数 | 功能 |
---|---|
loop.create_future() | 创建一个 Future 对象。 |
loop.create_task() | 将协程当作 Task 一样调度。 |
loop.set_task_factory() | 设置 loop.create_task() 使用的工厂,它将用来创建 Tasks 。 |
loop.get_task_factory() | 获取 loop.create_task() 使用的工厂,它用来创建 Tasks 。 |
create_future
create_future 的功能是创建一个future对象。future对象通常不需要手动创建,因为task会自动管理任务结果。相当于task是全自动,创建future是半自动。创建的future就需要手动的讲future状态设置成完成,才能表示task的状态为完成。
import asyncio def foo(future, result): print(f"此时future的状态:{future}") future.set_result(result) print(f"此时future的状态:{future}") if __name__ == '__main__': loop = asyncio.get_event_loop() # 手动创建future对象 all_done = loop.create_future() # 设置一个回调函数用于修改设置future的结果 loop.call_soon(foo, all_done, "Future is done!") result = loop.run_until_complete(all_done) print("返回结果", result) print("获取future的结果", all_done.result())
结果:
此时future的状态:<Future pending cb=[_run_until_complete_cb() at /Users/lib/python3.10/asyncio/base_events.py:184]> 此时future的状态:<Future finished result='Future is done!'> 返回结果 Future is done! 获取future的结果 Future is done!
结果分析:
future设置结果之后之后,future对象的状态就从pending变成finished状态。如果一个future没有手动设置结果,那么事件循环就不会停止。
create_task
将协程封装成一个task对象,事件循环主要操作的是task对象。协程没有状态,而task是有状态的。
import asyncio async def demo(i): print(f"hello {i}") await asyncio.sleep(1) def main(): loop = asyncio.get_event_loop() # 将携程封装成task,给事件使用 task = loop.create_task(demo(1)) loop.run_until_complete(task) main() >>> hello 1
asyncio.create_task 和 loop.create_task的区别:
两者实现的功能都是一样的,将协程封装成一个task,让协程拥有了生命周期。区别仅仅在于使用的方法。asyncio.create_task 是高阶API,不需要创建事件循环,而loop.create_task需要先创建事件循环再使用该方法。
小结
以上是asyncio低阶API的使用介绍,前一篇是高阶API的使用介绍,用两篇介绍了asyncio常见的函数,以后遇到asyncio相关的代码就不会感到陌生。虽然asyncio是比较复杂的编程思想,但是有了这些函数的使用基础,能够更高效的掌握。
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