Python3 异步IO--asyncio

• asyncio是Python 3.4版本引入的标准库，直接内置了对异步IO的支持。
• asyncio的编程模型就是一个消息循环。我们从asyncio模块中直接获取一个EventLoop的引用，然后把需要执行的协程扔到EventLoop中执行，就实现了异步IO。
• 用asyncio实现Hello world代码如下：

import asyncio@asyncio.coroutinedef hello():    print("Hello world!")    # 异步调用asyncio.sleep(1):    r = yield from asyncio.sleep(1)    print("Hello again!")# 获取EventLoop:loop = asyncio.get_event_loop()# 执行coroutineloop.run_until_complete(hello())loop.close()

@asyncio.coroutine把一个generator标记为coroutine类型，然后，我们就把这个coroutine EventLoop扔到coroutine

EventLoop中执行。hello()会首先打印出Hello world!，然后，yield from语法可以让我们方便地调用另一个generator。由于asyncio.sleep()也是一个coroutine，所以线程不会等待asyncio.sleep()，而是直接中断并执行下一个消息循环。当asyncio.sleep()返回时，线程就可以从yield from拿到返回值（此处是None），然后接着执行下一行语句。

把asyncio.sleep(1)看成是一个耗时1秒的IO操作，在此期间，主线程并未等待，而是去执行EventLoop中其他可以执行的coroutine了，因此可以实现并发执行。

我们用Task封装两个coroutine试试：

import threadingimport asyncio@asyncio.coroutinedef hello():    print('Hello world! (%s)' % threading.currentThread())    yield from asyncio.sleep(1)    print('Hello again! (%s)' % threading.currentThread())loop = asyncio.get_event_loop()tasks = [hello(), hello()]loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))loop.close()

观察执行过程：

Hello world! (<_MainThread(MainThread, started 140735195337472)>)Hello world! (<_MainThread(MainThread, started 140735195337472)>)(暂停约1秒)Hello again! (<_MainThread(MainThread, started 140735195337472)>)Hello again! (<_MainThread(MainThread, started 140735195337472)>)

由打印的当前线程名称可以看出，两个coroutine是由同一个线程并发执行的。

如果把asyncio.sleep()换成真正的IO操作，则多个coroutine就可以由一个线程并发执行。我们用asyncio的异步网络连接来获取sina、sohu和163的网站首页：

import asyncio@asyncio.coroutinedef wget(host):    print('wget %s...' % host)    connect = asyncio.open_connection(host, 80)    reader, writer = yield from connect    header = 'GET / HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n' % host    writer.write(header.encode('utf-8'))    yield from writer.drain()    while True:        line = yield from reader.readline()        if line == b'\r\n':            break        print('%s header > %s' % (host, line.decode('utf-8').rstrip()))    # Ignore the body, close the socket    writer.close()loop = asyncio.get_event_loop()tasks = [wget(host) for host in ['www.sina.com.cn', 'www.sohu.com', 'www.163.com']]loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))loop.close()

执行结果如下：

wget www.sohu.com...wget www.sina.com.cn...wget www.163.com...(等待一段时间)(打印出sohu的header)www.sohu.com header > HTTP/1.1 200 OKwww.sohu.com header > Content-Type: text/html...(打印出sina的header)www.sina.com.cn header > HTTP/1.1 200 OKwww.sina.com.cn header > Date: Wed, 20 May 2015 04:56:33 GMT...(打印出163的header)www.163.com header > HTTP/1.0 302 Moved Temporarilywww.163.com header > Server: Cdn Cache Server V2.0...

可见3个连接由一个线程通过coroutine并发完成。

小结

asyncio提供了完善的异步IO支持；异步操作需要在coroutine中通过yield from完成；

多个coroutine可以封装成一组Task然后并发执行。

测试与说明：

import asyncio@asyncio.coroutinedef baby(num):    print('baby %s sleep' % num)    yield from asyncio.sleep(1)    print('baby %s week up' % num)loop = asyncio.get_event_loop()tasks = [baby(1), baby(2), baby(3)]loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))loop.close()

输出：

baby 1 sleepbaby 2 sleepbaby 3 sleepbaby 1 week upbaby 2 week upbaby 3 week up

说明：

yield from语法可以让我们方便地调用另一个generator。由于asyncio.sleep()也是一个coroutine，所以线程不会等待asyncio.sleep()，而是直接中断并执行下一个消息循环。当asyncio.sleep()返回时，线程就可以从yield from拿到返回值（此处是None），然后接着执行下一行语句。

执行过程：

1. baby(1) 执行到yield, 线程不会等待asyncio.sleep(),而是直接中断并执行下一个消息循环baby(2)
2. baby(2)执行到yield,线程不会等待asyncio.sleep(),而是直接中断并执行下一个消息循环baby(3)
3. baby(3)执行到yield,线程不会等待asyncio.sleep(),而是直接中断并执行消息循环baby(1),至此所有操作都是以极快的时间完成的,花费了极少时间,此时三个baby同时都在睡眠,(asyncio.sleep)
4. 等待baby(1)睡眠完成,此时几乎同时其他baby也的睡眠也结束了,所以接着执行各个baby的打印wake up操作.结束整个消息循环,run_until_complete结束.
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