python 異步 I/O

如果你想了解異步編程，那么必然會涉及出許多相關概念。

• 堵塞/非堵塞
• 同步/異步
• 多進程/多線程/協程

為什么我要學習這個話，因為我想搞懂異步框架和異步接口的調用。所以，我的學習路線是這樣的：

1.python異步編程
2.python Web異步框架（tornado/sanic）
3.異步接口調用（aiohttp/httpx）

那么異步編程有什么好處？在某些場景下它可以提高性能。我們知道CPU的速度快於磁盤、網絡等IO。一旦遇到IO操作，如讀寫文件、發送網絡數據時，就需要等待IO操作完成，才能進行下一步操作。這種情況稱為同步IO。我們可以使用多線程來解決這類問題，另一種方式是通過異步。

python在3.4版本引入asyncio，到 3.5版本又加入async/await來簡化異步的使用。

先來舉個簡單的例子，假如，你和女朋友逛街。你的目的是去看新上市的華為P40手機，而你女朋友是去看新款的衣服。你們的逛街流程是這樣的。

import time


def clothes_shop():
    print("女朋友看衣服..")
    time.sleep(8)
    print("...出來了")


def huawei_shop():
    print("體驗手機..")
    time.sleep(5)
    print("...出來了")

print(time.ctime(), "開始逛街")
clothes_shop()
huawei_shop()
print(time.ctime(), "結束.")

運行結果：

Thu Apr 16 00:08:22 2020 開始逛街
女朋友看衣服..
...出來了
體驗手機..
...出來了
Thu Apr 16 00:08:35 2020 結束.

假設單位是分鍾，你們總共耗時13分鍾。

接下來，看看用異步是如何處理的：

import asyncio
import time


async def shop(delay, what):
    print(what)
    await asyncio.sleep(delay)
    print("...出來了")


async def main():
    task1 = asyncio.create_task(shop(8, '女朋友看衣服..'))
    task2 = asyncio.create_task(shop(5, '體驗手機..'))

    print(time.ctime(), "開始逛街")
    await task1
    await task2
    print(time.ctime(), "結束.")


asyncio.run(main())

通過 async/await 語法進行聲明，是編寫 asyncio 應用的推薦方式。

• async 聲明一個函數為異步函數。
• await 聲明處理比較耗費時的動作。
• asyncio.run() 函數用來運行最高層級的入口點 main() 函數。
• asyncio.create_task() 函數用來並發運行作為 asyncio 任務 的多個協程。

其實，思路非常簡單，就是你和女朋友各逛各自的，先出來的等等對方。

嚴重警告！提醒廣大直男，現實生活中千萬不要這么思考問題。一定要陪女朋友一起看衣服，還要主動去付錢。

來看看運行結果：

Thu Apr 16 00:19:19 2020 開始逛街
女朋友看衣服..
體驗手機..
...出來了
...出來了
Thu Apr 16 00:19:27 2020 結束.

假設單位是分鍾，只需要8分鍾搞定。

通過上面的例子，可以看到 task1、task2仍然有前后順序，這種前后順序的時間可以忽略不計。但是，我們也是可以使用asyncio.gather()方法並發運行任務。

#……

async def main():
    print(time.ctime(), "開始逛街")
    await asyncio.gather(
        shop(8, '女朋友看衣服..'),
        shop(5, '體驗手機..')
    )
    print(time.ctime(), "結束.")

asyncio.run(main())

運行結果同上，這里就不再貼了。

參考：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/asyncio.html