1. 想學(xué)asyncio，得先了解協(xié)程
攜程的意義：
- 計(jì)算型的操作，利用協(xié)程來回切換執(zhí)行，沒有任何意義，來回切換并保存狀態(tài) 反倒會(huì)降低性能。
- IO型的操作，利用協(xié)程在IO等待時(shí)間就去切換執(zhí)行其他任務(wù)，當(dāng)IO操作結(jié)束后再自動(dòng)回調(diào)，那么就會(huì)大大節(jié)省資源并提供性能，從而實(shí)現(xiàn)異步編程（不等待任務(wù)結(jié)束就可以去執(zhí)行其他代碼
2.協(xié)程和多線程之間的共同點(diǎn)和區(qū)別：
共同點(diǎn)：
都是并發(fā)操作，多線程同一時(shí)間點(diǎn)只能有一個(gè)線程在執(zhí)行，協(xié)程同一時(shí)間點(diǎn)只能有一個(gè)任務(wù)在執(zhí)行；
不同點(diǎn)：
多線程，是在I/O阻塞時(shí)通過切換線程來達(dá)到并發(fā)的效果，在什么情況下做線程切換是由操作系統(tǒng)來決定的，開發(fā)者不用操心，但會(huì)造成競(jìng)爭(zhēng)條件 (race condition) ；
協(xié)程，只有一個(gè)線程，在I/O阻塞時(shí)通過在線程內(nèi)切換任務(wù)來達(dá)到并發(fā)的效果，在什么情況下做任務(wù)切換是開發(fā)者決定的，不會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)條件 (race condition) 的情況；多線程的線程切換比協(xié)程的任務(wù)切換開銷更大；
對(duì)于開發(fā)者而言，多線程并發(fā)的代碼比協(xié)程并發(fā)的更容易書寫。
一般情況下協(xié)程并發(fā)的處理效率比多線程并發(fā)更高。
3. greenlet實(shí)現(xiàn)協(xié)程
greenlet用于創(chuàng)建協(xié)程，switch用于進(jìn)行協(xié)程之間的切換某個(gè)協(xié)程在執(zhí)行的過程中可以隨時(shí)的被其他協(xié)程通過switch函數(shù)來打斷，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行其他協(xié)程，當(dāng)前協(xié)程的中斷現(xiàn)場(chǎng)會(huì)被保留，一旦中斷的協(xié)程再次獲得cpu的執(zhí)行權(quán)首先會(huì)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)然后從中斷處繼續(xù)執(zhí)行這種機(jī)制下的協(xié)程是同步，不能并發(fā)
pip install greenlet
import time
import greenlet
def func1():
print("func11")
gr2.switch()
time.sleep(1)
print("func22")
gr2.switch()
def func2():
print("func33")
gr1.switch()
time.sleep(1)
print("func44")
start = time.time()
gr1 = greenlet.greenlet(func1)
gr2 = greenlet.greenlet(func2)
gr1.switch()
end = time.time()
print(end - start)
4. yield關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)協(xié)程
def func1():
yield 1
yield from func2()
yield 3
def func2():
yield 2
yield 4
ff = func1()
for item in ff:
print(item)
5.gevent協(xié)程
（1）gevent實(shí)現(xiàn)協(xié)程
pip install gevent
from greenlet import greenlet
from time import sleep
def func1():
print("協(xié)程1")
sleep(2)
g2.switch()
print("協(xié)程1恢復(fù)運(yùn)行")
def func2():
print("協(xié)程2")
sleep(1)
g3.switch()
def func3():
print("協(xié)程3")
sleep(1)
g1.switch()
if __name__ == '__main__':
# 使用greenlet來創(chuàng)建三個(gè)協(xié)程
g1 = greenlet(func1)
g2 = greenlet(func2)
g3 = greenlet(func3)
# print(g1)
g1.switch() # 讓協(xié)程g1取搶占cpu資源
（2） gevent實(shí)現(xiàn)異步協(xié)程
# 協(xié)程被創(chuàng)建出來以后默認(rèn)是多個(gè)協(xié)程同步執(zhí)行
# 我們可以加入monkey補(bǔ)丁，把同步的協(xié)程轉(zhuǎn)成異步協(xié)程
from gevent import monkey # 注意：monkey的引入必須在其他模塊之前
monkey.patch_all() # 用monkey給整個(gè)協(xié)程隊(duì)列，添加一個(gè)非阻塞I/O的補(bǔ)丁，使得他們成為異步協(xié)程
import time
import requests
import gevent
headers = {
'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/73.0.3683.86 Safari/537.36'}
def func(url, i):
print("協(xié)程%d開啟！" % i)
res = requests.get(url=url, headers=headers)
html = res.text
print("協(xié)程%d執(zhí)行結(jié)束，獲取到的響應(yīng)體大小為：%d" % (i, len(html)))
if __name__ == '__main__':
start = time.time()
urls = [
"https://www.baidu.com/",
"https://www.qq.com/",
"https://www.sina.com.cn",
"https://www.ifeng.com/",
"https://www.163.com/"
]
# 創(chuàng)建5個(gè)協(xié)程分別對(duì)上面5個(gè)網(wǎng)站進(jìn)行訪問
g_list = []
for i in range(len(urls)):
g = gevent.spawn(func, urls[i], i)
g_list.append(g)
# func(urls[i], i)
gevent.joinall(g_list)
end = time.time()
print(end - start)
6. asyncio模塊實(shí)現(xiàn)異步協(xié)程
在python3.4及之后的版本使用，asyncio厲害之處在于：遇到IO操作時(shí)會(huì)自動(dòng)切換執(zhí)行其它任務(wù)
import time
import asyncio
@asyncio.coroutine
def func1():
print(1)
yield from asyncio.sleep(1) # 遇到IO耗時(shí)操作，自動(dòng)切換到tasks中的其它任務(wù)
print(2)
@asyncio.coroutine
def func2():
print(3)
yield from asyncio.sleep(1) # 遇到IO耗時(shí)操作，自動(dòng)切換到tasks中的其它任務(wù)
print(4)
tasks = [
asyncio.ensure_future(func1()),
asyncio.ensure_future(func2())
]
start = time.time()
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
end = time.time()
print(end - start)
7. asyc await關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)異步編程（現(xiàn)在推薦使用的用法）
在python3.5及之后的版本中可以使用
import time
import asyncio
async def func1():
print(1)
await asyncio.sleep(1)
print(2)
async def func2():
print(3)
await asyncio.sleep(1)
print(4)
tasks = [
asyncio.ensure_future(func1()),
asyncio.ensure_future(func2())
]
start = time.time()
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
end = time.time()
print(end - start)
7.1 事件循環(huán)
事件循環(huán)，可以把他當(dāng)做是一個(gè)while循環(huán)，這個(gè)while循環(huán)在周期性的運(yùn)行并執(zhí)行一些任務(wù)，在特定條件下終止循環(huán)。
偽代碼：
# 偽代碼
任務(wù)列表 = [ 任務(wù)1, 任務(wù)2, 任務(wù)3,... ]
while True:
可執(zhí)行的任務(wù)列表，已完成的任務(wù)列表 = 去任務(wù)列表中檢查所有的任務(wù)，將'可執(zhí)行'和'已完成'的任務(wù)返回
for 就緒任務(wù) in 已準(zhǔn)備就緒的任務(wù)列表:
執(zhí)行已就緒的任務(wù)
for 已完成的任務(wù) in 已完成的任務(wù)列表:
在任務(wù)列表中移除 已完成的任務(wù)
如果 任務(wù)列表 中的任務(wù)都已完成，則終止循環(huán)
7.2 協(xié)程和異步編程
協(xié)程函數(shù)，定義形式為 async def 的函數(shù)。
協(xié)程對(duì)象，調(diào)用 協(xié)程函數(shù) 所返回的對(duì)象。
# 定義一個(gè)協(xié)程函數(shù)
async def func():
pass
# 調(diào)用協(xié)程函數(shù)，返回一個(gè)協(xié)程對(duì)象
result = func()
注意：調(diào)用協(xié)程函數(shù)時(shí)，函數(shù)內(nèi)部代碼不會(huì)執(zhí)行，只是會(huì)返回一個(gè)協(xié)程對(duì)象。
7.3 基本應(yīng)用
程序中，如果想要執(zhí)行協(xié)程函數(shù)的內(nèi)部代碼，需要 事件循環(huán) 和 協(xié)程對(duì)象 配合才能實(shí)現(xiàn)，如：
import asyncio
async def func():
print("協(xié)程內(nèi)部代碼")
# 調(diào)用協(xié)程函數(shù)，返回一個(gè)協(xié)程對(duì)象。
result = func()
# 方式一
# loop = asyncio.get_event_loop() # 創(chuàng)建一個(gè)事件循環(huán)
# loop.run_until_complete(result) # 將協(xié)程當(dāng)做任務(wù)提交到事件循環(huán)的任務(wù)列表中，協(xié)程執(zhí)行完成之后終止。
# 方式二
# 本質(zhì)上方式一是一樣的，內(nèi)部先 創(chuàng)建事件循環(huán) 然后執(zhí)行 run_until_complete，一個(gè)簡(jiǎn)便的寫法。
# asyncio.run 函數(shù)在 Python 3.7 中加入 asyncio 模塊，
asyncio.run(result)
這個(gè)過程可以簡(jiǎn)單理解為：將協(xié)程當(dāng)做任務(wù)添加到 事件循環(huán) 的任務(wù)列表，然后事件循環(huán)檢測(cè)列表中的協(xié)程是否 已準(zhǔn)備就緒（默認(rèn)可理解為就緒狀態(tài)），如果準(zhǔn)備就緒則執(zhí)行其內(nèi)部代碼。
7.4 await關(guān)鍵字
await是一個(gè)只能在協(xié)程函數(shù)中使用的關(guān)鍵字，用于遇到IO操作時(shí)掛起 當(dāng)前協(xié)程（任務(wù)），當(dāng)前協(xié)程（任務(wù)）掛起過程中 事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他的協(xié)程（任務(wù)），當(dāng)前協(xié)程IO處理完成時(shí)，可以再次切換回來執(zhí)行await之后的代碼，
await + 可等待對(duì)象（協(xié)程對(duì)象、Future對(duì)象、Task對(duì)象）
示例1：await+協(xié)程對(duì)象
import asyncio
async def func1():
print("start")
await asyncio.sleep(1)
print("end")
return "func1執(zhí)行完畢"
async def func2():
print("func2開始執(zhí)行")
# await關(guān)鍵字后面可以跟可等待對(duì)象（協(xié)程對(duì)象、Future對(duì)象、Task對(duì)象)
response = await func1()
print(response)
print("func2執(zhí)行完畢")
asyncio.run(func2())
示例2： 協(xié)程函數(shù)中可以使用多次await關(guān)鍵字
import asyncio
async def func1():
print("start")
await asyncio.sleep(1)
print("end")
return "func1執(zhí)行完畢"
async def func2():
print("func2開始執(zhí)行")
# await關(guān)鍵字后面可以跟可等待對(duì)象（協(xié)程對(duì)象、Future對(duì)象、Task對(duì)象)
response = await func1()
print(response)
response2 = await func1()
print(response2)
print("func2執(zhí)行完畢")
asyncio.run(func2())
7.5 task對(duì)象
Tasks用于并發(fā)調(diào)度協(xié)程，通過asyncio.create_task(協(xié)程對(duì)象)的方式創(chuàng)建Task對(duì)象，這樣可以讓協(xié)程加入事件循環(huán)中等待被調(diào)度執(zhí)行。除了使用 asyncio.create_task() 函數(shù)以外，還可以用低層級(jí)的 loop.create_task() 或 ensure_future() 函數(shù)。不建議手動(dòng)實(shí)例化 Task 對(duì)象。
本質(zhì)上是將協(xié)程對(duì)象封裝成task對(duì)象，并將協(xié)程立即加入事件循環(huán)，同時(shí)追蹤協(xié)程的狀態(tài)。
注意：asyncio.create_task() 函數(shù)在 Python 3.7 中被加入。在 Python 3.7 之前，可以改用低層級(jí)的 asyncio.ensure_future() 函數(shù)。
示例1：
import asyncio
async def func():
print(1)
await asyncio.sleep(1)
print(2)
return "func的返回值"
async def main():
print(3)
# 創(chuàng)建協(xié)程，將協(xié)程封裝到一個(gè)task對(duì)象中并立即添加到事件循環(huán)列表中，等待事件循環(huán)去執(zhí)行，（默認(rèn)是就緒狀態(tài)）
task1 = asyncio.create_task(func())
# 創(chuàng)建協(xié)程，將協(xié)程封裝到一個(gè)task對(duì)象中并立即添加到事件循環(huán)列表中，等待事件循環(huán)去執(zhí)行，（默認(rèn)是就緒狀態(tài)）
task2 = asyncio.create_task(func())
# 當(dāng)執(zhí)行某協(xié)程遇到IO操作時(shí)，會(huì)自動(dòng)化切換執(zhí)行其他任務(wù)。
# 此處的await是等待相對(duì)應(yīng)的協(xié)程全都執(zhí)行完畢并獲取結(jié)果
ret1 = await task1
ret2 = await task2
print(ret1, ret2)
asyncio.run(main())
示例2：用的還是比較多的
import asyncio
async def func():
print(1)
await asyncio.sleep(1)
print(2)
return "func的返回值"
async def main():
print(3)
# 創(chuàng)建協(xié)程，將協(xié)程封裝到Task對(duì)象中并添加到事件循環(huán)的任務(wù)列表中，等待事件循環(huán)去執(zhí)行（默認(rèn)是就緒狀態(tài)）。
# 在調(diào)用
task_list = [
asyncio.create_task(func()),
asyncio.create_task(func())
]
# 當(dāng)執(zhí)行某協(xié)程遇到IO操作時(shí)，會(huì)自動(dòng)化切換執(zhí)行其他任務(wù)。
# 此處的await是等待所有協(xié)程執(zhí)行完畢，并將所有協(xié)程的返回值保存到done
# 如果設(shè)置了timeout值，則意味著此處最多等待的秒，完成的協(xié)程返回值寫入到done中，未完成則寫到pending中。
done, pending = await asyncio.wait(task_list, timeout=None)
print(done)
print(pending)
asyncio.run(main())
示例3：
import asyncio
async def func():
print("執(zhí)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼")
# 遇到IO操作掛起當(dāng)前協(xié)程（任務(wù)），等IO操作完成之后再繼續(xù)往下執(zhí)行。當(dāng)前協(xié)程掛起時(shí)，事件循環(huán)可以去執(zhí)行其他協(xié)程（任務(wù)）。
response = await asyncio.sleep(2)
print("IO請(qǐng)求結(jié)束，結(jié)果為：", response)
coroutine_list = [func(), func()]
# 錯(cuò)誤：coroutine_list = [ asyncio.create_task(func()), asyncio.create_task(func()) ]
# 此處不能直接 asyncio.create_task，因?yàn)閷ask立即加入到事件循環(huán)的任務(wù)列表，
# 但此時(shí)事件循環(huán)還未創(chuàng)建，所以會(huì)報(bào)錯(cuò)。
# 使用asyncio.wait將列表封裝為一個(gè)協(xié)程，并調(diào)用asyncio.run實(shí)現(xiàn)執(zhí)行兩個(gè)協(xié)程
# asyncio.wait內(nèi)部會(huì)對(duì)列表中的每個(gè)協(xié)程執(zhí)行ensure_future，封裝為Task對(duì)象。
done, pending = asyncio.run(asyncio.wait(coroutine_list))
總結(jié)：
在程序中只要看到async和await關(guān)鍵字，其內(nèi)部就是基于協(xié)程實(shí)現(xiàn)的異步編程，這種異步編程是通過一個(gè)線程在IO等待時(shí)間去執(zhí)行其他任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)并發(fā)。
如果是 I/O 密集型，且 I/O 請(qǐng)求比較耗時(shí)的話，使用協(xié)程。
如果是 I/O 密集型，且 I/O 請(qǐng)求比較快的話，使用多線程。
如果是 計(jì)算 密集型，考慮可以使用多核 CPU，使用多進(jìn)程。
以上就是python中asyncio異步編程學(xué)習(xí)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于python中使用asyncio的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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