在Python中实现异步编程,只需要这几步就够了

在Python中实现异步编程,只需要这几步就够了

图源:unsplash

异步编程是并行编程的一种方式。单个工作单元独立于主应用程序线程运行,并通知调用线程其完成、失败情况或进度。下面这张图理解起来会更直观一些:

在Python中实现异步编程,只需要这几步就够了

同步vs异步

同步编程很普遍。如图,请求1被发出后等待响应1;一旦得到响应1就发出请求2,然后等待它的响应。在上面的代码中,向函数传递参数“a”后等待函数返回更改后的值,然后再次调用以更改数字,最后再次得到响应,这就是同步编程。

而对于异步编程来说,请求1被发出后,无需等响应1便可直接发出请求2。两个请求完成后得到两个响应。简单地说就是请求1和请求2是并行处理的,不等前一个请求的响应便提出新的请求。

简言之,只要打开任务管理器(macOS中的活动监视器)就能看到多个应用程序同步运行;或者一个Python Shell在两个不同的终端窗口中运行。专业术语叫做多进程(MultiProcessing),顾名思义,即不止一个进程在运行。

如何在Python中进行异步编程?

一个同步编程的示例代码如下:

  1. deffun(length,a):
  2.                   b = a
  3.                   for i inrange(length):
  4.                       a+=1
  5.                   print(“value of a before: “+str(b)+” now it’s “+str(a))
  6.                   return a
  7.               defmain():
  8.                   r1 =fun(50000000,0)
  9.                   r2 =fun(100,12)
  10.                   r3 =fun(100,41)
  11.               if __name__==“__main__”:
  12.                   main()

以上代码的输出:

在Python中实现异步编程,只需要这几步就够了

这段代码传递了for循环的范围。执行代码耗时长达13.843秒,因为r1的范围是5000,所以耗时久。现在的问题是,必须先待r1任务完成,否则无法得到r2和r3。可能在得到r1之前就得到r2和r3吗?答案是肯定的,这正是异步编程的用武之地。

首先用pip指令安装异步包。

  1. pip install asyncio

安装后,看一下新代码。使用异步包:

  1. import asyncio
  2.            asyncdeffun(length,a):
  3.            b = a
  4.            for i inrange(length):
  5.                a+=1
  6.                if i %10000==0:
  7.                    await asyncio.sleep(0.0001)
  8.                print(“value of a before: “+str(b)+” now it’s “+str(a))
  9.            return a
  10.            asyncdefmain():
  11.            #creating subroutines.
  12.            t1 = loop.create_task(fun(50000000,0))
  13.            t2 = loop.create_task(fun(100,12))
  14.            t3 = loop.create_task(fun(100,41))
  15.                await asyncio.wait([t1,t2,t3])
  16.            if __name__==“__main__”:
  17.            loop = asyncio.get_event_loop()
  18.            loop.run_until_complete(main())
  19.            loop.close()

首先观察该代码的输出,接下来讨论该代码:

在Python中实现异步编程,只需要这几步就够了

输出-1

在Python中实现异步编程,只需要这几步就够了

输出-2

输出-1中首先能得到t2和t3进程的结果,然后在输出-2的截图中得到了t1进程的结果,这是异步编程的功劳。t1进程耗时最长,所以它的结果最后产生,且t1、t2和t3进程均并行运行。异步编程的好处就在于不必等待任何进程的结果,便可获得下一个进程的结果。

让我们讨论一下此代码。

首先,在if __name__==”__main__”中定义了asyncio.get_event_loop(),并将这个循环作为处理循环事件的异步对象。然后创建一个main的例行程序,并设置条件:若main没完成则继续循环。每次异步,都要进行loop.close()的编程,否则结果就会错误或异常。

然后将函数定义为asyncdeffunc_name,这样解释器就知道函数用了异步的方法。在main()中定义了三个任务(也可称为子例程),并使用了await函数,以便它等待三个进程结束(即使它没有多大意义,也必须使用它)。

最后用了fun()函数。i %10000的if条件让最大范围的进程徐徐运行,最后得到了答案。仔细研究fun()函数并自己尝试的话,其中的逻辑会显得非常合理和直接。

在Python中实现异步编程,你学会了吗?

 

 

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