python异步io协程读文件_python入门三十二天——协程 异步IO\asyncio、async/await、aiohttp...

asyncio

asyncio是Python 3.4版本引入的标准库，直接内置了对异步IO的支持。

asyncio的编程模型就是一个消息循环。我们从asyncio模块中直接获取一个EventLoop的引用，然后把需要执行的协程扔到EventLoop中执行，就实现了异步IO。

用asyncio实现Hello world代码如下：

import asyncio

@asyncio.coroutine

def hello():

print("Hello world!")

# 异步调用asyncio.sleep(1):

r = yield from asyncio.sleep(1)

print("Hello again!")

# 获取EventLoop:

loop = asyncio.get_event_loop()

# 执行coroutine

loop.run_until_complete(hello())

loop.close()

@asyncio.coroutine把一个generator标记为coroutine类型，然后，我们就把这个coroutine扔到EventLoop中执行。

hello()会首先打印出Hello world!，然后，yield from语法可以让我们方便地调用另一个generator。由于asyncio.sleep()也是一个coroutine，所以线程不会等待asyncio.sleep()，而是直接中断并执行下一个消息循环。当asyncio.sleep()返回时，线程就可以从yield from拿到返回值(此处是None)，然后接着执行下一行语句。

把asyncio.sleep(1)看成是一个耗时1秒的IO操作，在此期间，主线程并未等待，而是去执行EventLoop中其他可以执行的coroutine了，因此可以实现并发执行。

我们用Task封装两个coroutine试试：

import threading

import asyncio

@asyncio.coroutine

def hello():

print('Hello world! (%s)' % threading.currentThread())

yield from asyncio.sleep(1)

print('Hello again! (%s)' % threading.currentThread())

loop = asyncio.get_event_loop()

tasks = [hello(), hello()]

loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

loop.close()

观察执行过程：

Hello world! (<_mainthread started>)

Hello world! (<_mainthread started>)

(暂停约1秒)

Hello again! (<_mainthread started>)

Hello again! (<_mainthread started>)

由打印的当前线程名称可以看出，两个coroutine是由同一个线程并发执行的。

如果把asyncio.sleep()换成真正的IO操作，则多个coroutine就可以由一个线程并发执行。

我们用asyncio的异步网络连接来获取sina、sohu和163的网站首页：

import asyncio

@asyncio.coroutine

def wget(host):

print('wget %s...' % host)

connect = asyncio.open_connection(host, 80)

reader, writer = yield from connect

header = 'GET / HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n' % host

writer.write(header.encode('utf-8'))

yield from writer.drain()

while True:

line = yield from reader.readline()

if line == b'\r\n':

break

print('%s header > %s' % (host, line.decode('utf-8').rstrip()))

# Ignore the body, close the socket

writer.close()

loop = asyncio.get_event_loop()

tasks = [wget(host) for host in ['www.sina.com.cn', 'www.sohu.com', 'www.163.com']]

loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

loop.close()

执行结果如下：

wget www.sohu.com...

wget www.sina.com.cn...

wget www.163.com...

(等待一段时间)

(打印出sohu的header)

www.sohu.com header > HTTP/1.1 200 OK

www.sohu.com header > Content-Type: text/html

...

(打印出sina的header)

www.sina.com.cn header > HTTP/1.1 200 OK

www.sina.com.cn header > Date: Wed, 20 May 2015 04:56:33 GMT

...

(打印出163的header)

www.163.com header > HTTP/1.0 302 Moved Temporarily

www.163.com header > Server: Cdn Cache Server V2.0

可见3个连接由一个线程通过coroutine并发完成。

小结

asyncio提供了完善的异步IO支持；

异步操作需要在coroutine中通过yield from完成；

多个coroutine可以封装成一组Task然后并发执行。

async/await

用asyncio提供的@asyncio.coroutine可以把一个generator标记为coroutine类型，然后在coroutine内部用yield from调用另一个coroutine实现异步操作。

为了简化并更好地标识异步IO，从Python 3.5开始引入了新的语法async和await，可以让coroutine的代码更简洁易读。

请注意，async和await是针对coroutine的新语法，要使用新的语法，只需要做两步简单的替换：

把@asyncio.coroutine替换为async；

把yield from替换为await。

让我们对比一下上一节的代码：

@asyncio.coroutine

def hello():

print("Hello world!")

r = yield from asyncio.sleep(1)

print("Hello again!")

用新语法重新编写如下：

async def hello():

print("Hello world!")

r = await asyncio.sleep(1)

print("Hello again!")

剩下的代码保持不变。

小结

Python从3.5版本开始为asyncio提供了async和await的新语法；

注意新语法只能用在Python 3.5以及后续版本，如果使用3.4版本，则仍需使用上一节的方案。

aiohttp

asyncio可以实现单线程并发IO操作。如果仅用在客户端，发挥的威力不大。如果把asyncio用在服务器端，例如Web服务器，由于HTTP连接就是IO操作，因此可以用单线程+coroutine实现多用户的高并发支持。

asyncio实现了TCP、UDP、SSL等协议，aiohttp则是基于asyncio实现的HTTP框架。

我们先安装aiohttp：

pip install aiohttp

然后编写一个HTTP服务器，分别处理以下URL：

/ - 首页返回b'

Index

'；

/hello/{name} - 根据URL参数返回文本hello, %s!。

代码如下：

import asyncio

from aiohttp import web

async def index(request):

await asyncio.sleep(0.5)

return web.Response(body=b'

Index

')

async def hello(request):

await asyncio.sleep(0.5)

text = '

hello, %s!

' % request.match_info['name']

return web.Response(body=text.encode('utf-8'))

async def init(loop):

app = web.Application(loop=loop)

app.router.add_route('GET', '/', index)

app.router.add_route('GET', '/hello/{name}', hello)

srv = await loop.create_server(app.make_handler(), '127.0.0.1', 8000)

print('Server started at http://127.0.0.1:8000...')

return srv

loop = asyncio.get_event_loop()

loop.run_until_complete(init(loop))

loop.run_forever()

注意aiohttp的初始化函数init()也是一个coroutine，loop.create_server()则利用asyncio创建TCP服务。