asyncio
aysncio是Python3.4版本引入的標准庫，直接內置了對異步IO的支持。
asyncio的編程模式就是一個消息循環。我們從asyncio模板中直接獲取一個Eventloop(事件循環)的引用，然后把需要執行的協程扔到Eventloop中執行，就實現了異步IO。
用asyncio實現Hello world代碼如下
async_hello.py
# asyncio start
import asyncio
# 裝飾器裝飾的函數為協程函數
@asyncio.coroutine
def hello():
print('Hello world!')
r = yield from asyncio.sleep(1)
print('Hello again!')
# 獲取Eventloop事件循環
loop = asyncio.get_event_loop()
# 執行協程，協程函數不能直接執行，需要放入事件循環才能執行
loop.run_until_complete(hello())
# 關閉事件循環
loop.close()
# asyncio end
輸出如下
Hello world! Hello again!
解析：
運行事件循環，事件循環綁定的協程函數是hello()該協程函數首先打印 “Hello world! ” 然后遇到yield from asyncio.sleep(1)模擬的IO耗時操作，此時如果事件循環綁定了其他協程則會去執行其他協程，本次只綁定了一個協程所以等待1秒后輸出“hello again!”
@asyncio.coroutine把一個generator標記為coroutine類型，然后，我們就把這個coroutine扔到EventLoop中執行。
hello()會首先打印出Hello world!，然后，yield from語法可以讓我們方便地調用另一個generator。由於asyncio.sleep()也是一個coroutine，所以線程不會等待asyncio.sleep()，而是直接中斷並執行下一個消息循環。當asyncio.sleep()返回時，線程就可以從yield from拿到返回值（此處是None），然后接着執行下一行語句。
把asyncio.sleep(1)看成是一個耗時1秒的IO操作，在此期間，主線程並未等待，而是去執行EventLoop中其他可以執行的coroutine了，因此可以實現並發執行。
我們用Task封裝兩個coroutine試試：
# 封裝兩個task任務 start
import asyncio
import threading
# 裝飾器裝飾的函數為協程函數
@asyncio.coroutine
def hello():
print('Hello world! %s' % threading.currentThread() )
yield from asyncio.sleep(1)
print('Hello again! %s' % threading.currentThread())
# 獲取Eventloop事件循環
loop = asyncio.get_event_loop()
# 執行協程，協程函數不能直接執行，需要放入事件循環才能執行
tasks = [hello(),hello()]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
# 關閉事件循環
loop.close()
# 封裝兩個task任務 end
輸出如下
Hello world! <_MainThread(MainThread, started 18168)> Hello world! <_MainThread(MainThread, started 18168)> 等待約1秒 Hello again! <_MainThread(MainThread, started 18168)> Hello again! <_MainThread(MainThread, started 18168)>
由打印的當前線程名稱可以看出，兩個coroutine是由同一個線程並發執行的。所以輸出兩個Hello world!幾乎是同時的，然后兩個協程同時等待1秒輸出兩個Hello again! 。如果不是並發則應該前后兩次輸出，類似下面這樣
Hello world! <_MainThread(MainThread, started 18168)> 等待約1秒 Hello again! <_MainThread(MainThread, started 18168)> Hello world! <_MainThread(MainThread, started 18168)> 等待約1秒 Hello again! <_MainThread(MainThread, started 18168)>
如果把asyncio.sleep()換成真正的IO操作，則多個coroutine是由同一個線程並發執行的。
我們用asyncio的異步網絡連接來獲取sina，sohu和163的網站首頁
async_wget.py
import asyncio
@asyncio.coroutine
def wget(host):
print('wget %s...' % host)
# 創建TCP客戶端並連接服務器，或者說創建一個TCP連接對象
# open_connection接收兩個參數：主機名和端口號
# connect是協程，這步僅創建協程對象，立即返回，不阻塞
connect = asyncio.open_connection(host,80)
# 運行協程連接服務器，這步是阻塞操作，釋放CPU
# 連接創建成功后，asyncio.open_connection方法返回的就是讀寫對象
# 讀寫對象分別為 StreamReader和StreamWriter實例
# 它們也是協程對象，底層調用Socker模塊的send和recv方法實現讀寫
reader,writer = yield from connect
# heade是發送給服務器的消息，意為獲取頁面的header信息
# 它的格式是固定的
header = 'GET / HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n' %host
# 給服務器發消息，注意消息是二進制的，本次使用utf-8編碼
writer.write(header.encode('utf-8'))
# writer.drain()是一個與底層IO輸入緩沖區交互流量控制方法，需要配合writer.write使用
# 當緩沖區達到上限時，drain()阻塞，待緩沖區回落到下限時，寫操作恢復
# 當不需要等待時，drain()會立即返回，假如上面的消息內容較少，不會阻塞
# 這就是一個控制消息數據量的控制閥
yield from writer.drain()
# 給服務器發送消息后，就等着讀取服務器返回來的消息
while True:
# 讀取數據是阻塞操作，釋放CPU
# reader相當於一個水盆，服務器發來的數據是水流
# readline表示讀取一行，以\n作為換行符
# 如果在出現\n之前，數據流出現EOF(End of File文件結束符)也會返回
# 相當於出現\n或EOF時，擰上水龍頭，line就是這盆水
line = yield from reader.readline()
# 數據接收完畢，會返回空字符串\r\n,退出while循環，結束數據接收
if line == b'\r\n':
break
# 接收數據是二進制，轉換為UTF-8格式並打印
# rstrip()方法刪掉字符串結尾就是右邊的空白字符，也就是\n
print('%s header > %s' % (host,line.decode('utf-8').rstrip()))
# 關閉數據流，可以省略
writer.close()
yield from writer.wait_closed()
hosts = ['192.168.1.100']
hosts = ['www.sina.com.cn','www.sohu.com','www.163.com']
# 創建task任務
tasks = [wget(host) for host in hosts ]
# 創建事件循環
loop = asyncio.get_event_loop()
# 運行事件循環
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
執行結果如下
wget www.sohu.com... wget www.163.com... wget www.baidu.com... www.sohu.com header > HTTP/1.1 307 Temporary Redirect www.sohu.com header > Content-Type: text/html www.sohu.com header > Content-Length: 180 www.sohu.com header > Connection: close www.sohu.com header > Server: nginx www.sohu.com header > Date: Fri, 29 Oct 2021 09:18:16 GMT www.sohu.com header > Location: https://www.sohu.com/ www.sohu.com header > FSS-Cache: from 4094608.6191770.5431472 www.sohu.com header > FSS-Proxy: Powered by 4356756.6716062.5693624 www.163.com header > HTTP/1.1 301 Moved Permanently www.163.com header > Date: Fri, 29 Oct 2021 09:18:16 GMT www.163.com header > Content-Length: 0 www.163.com header > Connection: close www.163.com header > Server: web cache www.163.com header > Location: https://www.163.com/ www.163.com header > Cache-Control: no-cache,no-store,private www.163.com header > cdn-user-ip: 116.25.237.202 www.163.com header > cdn-ip: 183.47.233.150 www.163.com header > X-Cache-Remote: MISS www.163.com header > cdn-source: baishan www.baidu.com header > HTTP/1.0 200 OK www.baidu.com header > Accept-Ranges: bytes www.baidu.com header > Cache-Control: no-cache www.baidu.com header > Content-Length: 14615 www.baidu.com header > Content-Type: text/html www.baidu.com header > Date: Fri, 29 Oct 2021 09:18:16 GMT www.baidu.com header > P3p: CP=" OTI DSP COR IVA OUR IND COM " www.baidu.com header > Pragma: no-cache www.baidu.com header > Server: BWS/1.1 www.baidu.com header > Set-Cookie: BAIDUID=00D297D9A818428E9A332BB01C2BA52E:FG=1; expires=Thu, 31-Dec-37 23:55:55 GMT; max-age=2147483647; path=/; domain=.baidu.com www.baidu.com header > Set-Cookie: BIDUPSID=00D297D9A818428E9A332BB01C2BA52E; expires=Thu, 31-Dec-37 23:55:55 GMT; max-age=2147483647; path=/; domain=.baidu.com www.baidu.com header > Set-Cookie: PSTM=1635499096; expires=Thu, 31-Dec-37 23:55:55 GMT; max-age=2147483647; path=/; domain=.baidu.com www.baidu.com header > Set-Cookie: BAIDUID=00D297D9A818428E1A7073DA9DEB891D:FG=1; max-age=31536000; expires=Sat, 29-Oct-22 09:18:16 GMT; domain=.baidu.com; path=/; version=1; comment=bd www.baidu.com header > Traceid: 1635499096061364455412067686187092680246 www.baidu.com header > Vary: Accept-Encoding www.baidu.com header > X-Frame-Options: sameorigin www.baidu.com header > X-Ua-Compatible: IE=Edge,chrome=1 PS D:\learn-python3\函數式編程> & C:/ProgramData/Anaconda3/python.exe d:/learn-python3/異步IO/async_wget.py d:/learn-python3/異步IO/async_wget.py:4: DeprecationWarning: "@coroutine" decorator is deprecated since Python 3.8, use "async def" instead def wget(host): wget www.163.com... wget www.sohu.com... wget www.sina.com.cn... www.sohu.com header > HTTP/1.1 307 Temporary Redirect www.sohu.com header > Content-Type: text/html www.sohu.com header > Content-Length: 180 www.sohu.com header > Connection: close www.sohu.com header > Server: nginx www.sohu.com header > Date: Fri, 29 Oct 2021 09:19:33 GMT www.sohu.com header > Location: https://www.sohu.com/ www.sohu.com header > FSS-Cache: from 4160145.6322843.5497010 www.sohu.com header > FSS-Proxy: Powered by 4356756.6716062.5693624 www.163.com header > HTTP/1.1 301 Moved Permanently www.163.com header > Date: Fri, 29 Oct 2021 09:19:33 GMT www.163.com header > Content-Length: 0 www.163.com header > Connection: close www.163.com header > Server: web cache www.163.com header > Location: https://www.163.com/ www.163.com header > Cache-Control: no-cache,no-store,private www.163.com header > cdn-user-ip: 116.25.237.202 www.163.com header > cdn-ip: 183.47.233.148 www.163.com header > X-Cache-Remote: MISS www.163.com header > cdn-source: baishan www.sina.com.cn header > HTTP/1.1 302 Found www.sina.com.cn header > Server: Tengine www.sina.com.cn header > Date: Fri, 29 Oct 2021 09:19:33 GMT www.sina.com.cn header > Content-Type: text/html www.sina.com.cn header > Content-Length: 242 www.sina.com.cn header > Connection: close www.sina.com.cn header > Location: https://www.sina.com.cn/ www.sina.com.cn header > X-DSL-CHECK: 5 www.sina.com.cn header > X-Via-CDN: f=alicdn,s=cache5.cn1366,c=116.25.237.202; www.sina.com.cn header > Via: cache5.cn1366[,0] www.sina.com.cn header > Timing-Allow-Origin: * www.sina.com.cn header > EagleId: 0e1d289916354991731167720e
可見3個連接由一個線程通過coroutine並發完成。
小結
asyncio提供了完善的異步IO支持；
異步操作需要在coroutine中通過yield from完成；
多個coroutine可以封裝成一組Task然后並發執行。