Python中的协程

目录

1.实现协程的方法

2.协程的意义

3.异步编程

3.1 事件循环

3.2 快速上手

3.3 await

3.4 Task对象

3.5 asyncio中的Future对象

• 协程不是计算机提供，而是程序员人为创造
• 协程（Coroutine）,也可以被称为微线程，是一种用户态内的上下文切换技术，简而言之，其实就是通过一个线程实现代码块相互切换执行（用一个线程，在代码之间切换游走的执行）

1.实现协程的方法

• greenlet(早期模块)
• yield关键字
• asyncio(python3.4)
• async & await关键字

2.协程的意义

在一个线程中如果遇到IO等待时间，线程不会一直等待，而是利用空闲的时候再去干点其他事情

3.异步编程

3.1 事件循环

理解成为一个死循环，去检测并执行某些代码

# 伪代码
任务列表 = [任务1， 任务2，任务3，。。。。]

# 死循环
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 可执行任务 in 可执行的任务列表:
        执行可执行的任务
        
    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

示例代码

import asyncio

# 去生成或者获取一个事件循环
loop = asyncio.get_event_loop()
# 将任务放到‘任务列表’
loop.run_until_complete('任务')

3.2 快速上手

• 协程函数，定义函数时候 async def 函数名

async def func():
    pass

• 协程对象，执行协程函数()得到的协程对象
• result = func()
• 注意：执行协程函数创建协程对象，函数内部代码不会执行，如果执行协程函数代码，必须要将协程对象交给事件循环来处理

3.3 await

• await + 可等待的对象（协程对象、Future、 Task对象）【可以理解为IO等待】
• await 就是等待对应的值得到结果之后，再继续向下走

# 示例1
import asyncio

async def func():
    print("开始")
    response = await asyncio.sleep(2)
    print("结束", response)

asyncio.run(func())
"""
运行结果：
开始
(等两秒)
结束 None
"""

# 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操作之后再继续往下执行，当前协程挂起时候，
    # 事件循环可以去执行其他协程（任务）
    response = await others()
    print("IO请求结束，结束为：", response)

asyncio.run(func())
"""
执行协程函数内部代码
start
（等两秒）
end
IO请求结束，结束为： 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操作之后再继续往下执行，当前协程挂起时候，
    # 事件循环可以去执行其他协程（任务）
    response = await others()
    print("IO请求结束，结束为：", response)
    
    response2 = await others()
    print("IO请求结束，结束为：", response2)

asyncio.run(func())

"""
运行结果：
执行协程函数内部代码
start
(等两秒)
end
IO请求结束，结束为： 返回值
start
(等两秒)
end
IO请求结束，结束为： 返回值
"""

3.4 Task对象

• 在事件循环中添加多个任务
• 立即将某个任务添加到事件循环
• 在事件循环里面并发的创建多个任务，让事件循环遇到IO自动切换处理
• Task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
• 注意：asyncio.create_task() 函数 在 python3.7中被加入，在python3.7之前， 可以改用低层级的asyncio.ensure_future()函数

import asyncio

async def func1():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return '返回值'

async def func2():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return '返回值'

async def main():
    print("main开始")
    
    # 创建Task对象，将当前执行func函数任务添加到事件循环
    task1 = asyncio.create_task(func1())
    # 创建Task对象，将当前执行func函数任务添加到事件循环
    task2 = asyncio.create_task(func2())
    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是等待相应的协程全都执行完毕后并获取结果
    ret1 = await task1
    ret2 = await task2
    print(ret1, ret2)

asyncio.run(main())
"""
运行结果：
main开始
main结束
1
1
(等两秒)
2
2
返回值 返回值
"""

# 示例2
import asyncio

async def func1():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return '返回值'

async def func2():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return '返回值'

async def main():
    print("main开始")
    
    task_list = [
        asyncio.create_task(func1()),
        asyncio.create_task(func2())
    ]
   
    print('main结束')

    # timeout : 最多等几秒
    # done -> 是一个集合
    done, pending = await asyncio.wait(task_list, timeout=None)
    print(done)
    
asyncio.run(main())
"""
main开始
main结束
1
1
（等两秒）
2
2
{ result='返回值'>,  result='返回值'>}

"""

# 实例3
import asyncio

async def func1():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return '返回值'

async def func2():
    print(1)
    await asyncio.sleep(2)
    print(2)
    return '返回值'

task_list = [
    func1(),
    func2()
]
done, pending = asyncio.run(asyncio.wait(task_list))
print(done)
"""
1
1
（等两秒）
2
2
{ result='返回值'>,  result='返回值'>}

"""

3.5 asyncio中的Future对象

• Task继承Future, Task对象内部await结果的处理基于Future对象来的

# 示例1
import asyncio

async def main():
    
    # 获取当前时间循环
    loop = asyncio.get_running_loop()

    # 创建一个任务（Future对象）, 这个任务什么都不干
    fut = loop.create_future()
    
    # 等待任务最终结果（Future对象）, 没有结果则会一直等下去。
    await fut

asyncio.run(main())
"""
运行结果：
因为没有结果，则程序一直会等下去
"""

import asyncio

async def set_after(fut):
    await asyncio.sleep(2)
    fut.set_result("666")

async def main():

    # 获取当前时间循环
    loop = asyncio.get_running_loop()

    # 创建一个任务（Future对象）, 没绑定任何行为，则这个任务永远不知道什么时候结束
    fut = loop.create_future()

    # 创建一个任务（Task对象），绑定了 set_after 这个函数，函数内部在2s之后，会给fut赋值
    # 即手动设置，future 任务最终结果，那么fut就是可以结束了
    await loop.create_task(set_after(fut))
    
    # 等待任务最终结果（Future对象）, 没有结果则会一直等下去。
    data = await fut
    print(data)

asyncio.run(main())
"""
运行结果：
两秒之后打印
666
"""