python2 异步



首先，我们来看一个简单的Hello World示例代码:

这个例子展示了如何使用 库来编写并发代码。通过 和 语法，我们可以让 Python 程序在执行IO操作（如计算、文件读写、网络请求等）时实现在其他任务间高效切换，从而提升程序性能。

是一个用于编写并发代码的Python库，允许我们利用 和 关键字进行异步编程。作为多个Python异步框架的基础， 提供了诸如高性能网络和Web服务器、数据库连接库以及分布式任务队列等功能。

非常适合用于 IO密集型和高层次结构化网络代码处理。其高效的异步IO处理方式，使其在需要大量网络通信和异步操作的场景中表现优异。

高级API用于：

• 并发运行Python协程，完全控制它们的执行；
• 执行网络IO和进程间通信（IPC）；
• 控制子进程；
• 通过队列分发任务；
• 同步并发代码。

低级API用于（库和框架开发人）：

• 创建和管理事件循环，提供异步API实现网络通信、运行子进程、处理OS信号等；
• 使用 transports 实现高效率协议；
• 用异步语法桥接基于回调的库和代码。

什么是可等待对象？

简单来说，可等待对象是可以在表达式中使用的对象。它们可以暂停异步函数的执行，等待某个操作完成后再恢复执行。Python中的可等待对象主要包括三种类型：

1. 协程对象(coroutine objects)
2. 任务对象(tasks)
3. Future对象(futures)

协程对象

协程函数是定义时使用语句的函数。当调用协程函数时，会返回一个协程对象。这些对象必须在事件循环中运行，可以直接被。

在上面的示例中，是一个协程函数，调用它返回一个协程对象。将运行事件循环并执行协程。

任务对象

任务对象是对协程对象的进一步封装，被用来“并行的”调度协程，它们会安排协程在事件循环中执行，并可以跟踪协程的状态和结果。可以通过函数创建任务，当一个协程通过 asyncio.create_task() 等函数被封装为一个任务，该协程会被自动调度执行。

在这个示例中，我们使用创建了一个任务对象，该对象随后被，这意味着程序将等待任务完成。

Future对象

Future对象表示一个将来可能会有结果的操作，他们主要是用于低级别的异步编程。通常情况下，没有必要在应用层级的代码中创建 Future 对象。开发者更多使用高层次的抽象如任务对象，但了解Future对象仍然很有价值。

在这个示例中，通过创建了一个Future对象，并在一个协程中使用方法设置了其结果。

什么是协程？

协程（Coroutine）是一种比线程更轻量级的“并发”方式。它允许程序在同一个线程里“并行”地执行多个任务。这里“并行”并不是指真正的并行执行，而是协程可以在任务之间快速切换，从而让这些任务看起来像是同时进行的。

你可以把协程想象成一个大办公室里的一名员工，这名员工需要完成一些任务，比如接电话、发邮件、写报告。这些任务可能需要等一段时间才能完成，比如等电话的对方回复，等邮件发送成功，或者等等数据。但是在等待的时间里，这名员工不会闲着，他会继续去做别的任务。

• 线程就像是一个员工每做一个任务他就需要一个独立的办公桌。线程是重量级的，需要更多资源，启动和管理也更复杂。
• 协程就像是一个员工在同一个办公桌上同时处理多个任务，快速切换。协程是轻量级的，消耗的资源很少，启动和管理也比较简单。

基本使用

• 定义协程函数：使用 async def 关键字定义一个协程函数。

• 运行协程：可以使用 await 关键词等待另一个协程完成，或使用 asyncio.run() 来运行最顶层的入口点协程。

注意：简单地调用一个协程并不会使其被调度执行

运行协程

• 使用asyncio.run() 函数用来运行最顶层的入口点 “main()” 函数 (见上面的示例)
• 使用await执行（以下代码段会在等待3秒后打印 "1号协程"结束时间，然后再次等待5秒后打印 "2号协程"完成时间）

• asyncio.create_task() 函数用来并发运行作为 asyncio 任务的多个协程。（修改以上示例，并发运行两个协程）

• asyncio.TaskGroup 类提供了 create_task() 的替代。 使用此 API，之前的例子可以改为

什么是 Task？

在 asyncio 中，Task 是对协程进行调度管理的对象。Task 实际上是 asyncio 事件循环的一个抽象概念，通过 Task 我们可以控制协程（coroutine）的执行，允许它们并发运行。在底层，Task 使用事件循环调度多个协程，使得它们似乎是同时运行的。

创建 Task

• 使用 方法，
  是创建 Task 的最常见方法，它会立即调度协程的运行并返回一个 Task 对象：

  在上面的示例中， 创建了一个 Task，它会立即开始运行 协程，即使我还并没有执行await。

• 使用 方法

  我们还可以通过获取事件循环，然后调用它的 方法来创建任务：

  • ：是一个便捷方法，直接通过当前的默认事件循环创建任务
  • ：需要明确提供事件循环，适用于更复杂或特定需求的场景，比如管理多个事件循环。
• 使用
  虽然不如前两种方法常用，但 也可以用来创建 Task。它可以接受协程或 Future 对象，并确保返回一个 Task：

  是一个功能强大的函数，常用于将一个协程转换为一个 Future 对象。
  它在处理异步任务时提供了更多的灵活性，特别是在需要将协程包装为 Future 时。
  和 的不同之处：

  • ：专门用于将协程转换为 Task，只能处理协程对象。
  • ：可以处理协程对象和 Future 对象，更加通用，适用于更多场景。

取消 Task

在 中，当一个 对象的 方法被调用时，它会请求取消该任务。具体步骤如下：

1. 标记任务为取消状态：调用 方法后，任务会被标记为取消状态。
2. 抛出 异常：再次调度这个任务时，它会在等待的位置抛出一个 异常。
3. 任务处理异常：协程内部可以捕获这个异常，进行相应的清理操作。

在这个例子中， 协程启动了一个长时间运行的任务 并在2秒后请求取消它。

Task 异常获取

在 中， 对象继承了 对象的许多方法和属性，其中包括 方法。 用于获取任务在执行过程中抛出的异常。如果任务完成且没有异常发生， 返回 。如果任务还未完成，调用 将会引发 异常。因此，通常我们需要在任务完成之后调用 方法。

在这个示例中， 会抛出一个 异常。我们在主协程 中捕获该异常，同时也通过 方法再次获取并打印异常。

Task 回调

方法是 提供的一个强大的工具，允许我们在任务完成后执行特定的回调函数。回调函数帮助我们更有效地管理任务的生命周期，处理结果和异常，并执行一些后续操作。

在这个例子中， 回调函数会在 任务完成后被调用，并打印任务的结果。

在这个示例中，当 抛出异常时， 会检测并打印异常，而主协程也会捕获并处理该异常。

什么是 TaskGroup？

是 Python 3.11 中新增的 组件。它提供了一种更简洁、更安全的方式来管理多个并发任务。 是一个上下文管理器，当与 语句一起使用时，它允许我们在一个块内启动多个任务，并确保这些任务在上下文管理器退出时正确清理。

为什么使用 TaskGroup？

1. 更简洁的语法：在没有 之前，管理多个任务通常需要手动创建每个任务并在最后通过 语句等待所有任务完成。 简化了这一过程。
2. 更好的错误处理：由于 是一个上下文管理器，它更容易管理任务中的异常情况。
3. 更清晰的结构：代码的可读性和结构性得到了显著提升。

创建任务

在 中创建任务使用 方法。每个任务会立即调度，并在 的管理范围内运行。

在这个示例中，我们通过 语句创建了一个 ，并使用 方法启动了三个并行运行的任务 ，这三个任务立即调度，并在 的管理范围内运行。当所有任务完成时， 会自动进行清理。

异常处理

当 中的任务引发异常时，异常会在退出 块时处理。如果多个任务引发异常， 会聚合这些异常，并引发一个 异常。

在使用 时，如果多个任务引发异常，异常会被聚合成一个 异常，并在 上下文管理器退出时被捕获和处理。然而，默认情况下， 只提供较为简略的信息。要看到具体的子异常信息，我们需要更详细地打印 对象。

在上面的示例中，我们在捕获 异常后，迭代其 属性，逐个打印出子异常的信息。这样可以更全面了解 中包含的所有异常。

同步任务完成

保证所有任务在同一个上下文管理器范围内完成。如果某个任务需要较长时间完成，其他任务会等待它。

上面的示例展示了如何使用 同时管理多个异步任务，其中短任务先完成并输出结果，长任务随后完成，最终确保所有任务结束后输出 “所有任务完成”。

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