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雾里看花之 Python Asyncio

2018-3-30 13:00 |来自: 互联网 279 0

摘要: 从试用的经历来看，该模块比我预想的复杂许多，我现在可以非常肯定地说，我不知道该如何恰当地使用 asyncio。-- Armin Ronacher 本文导航 -事件循环10% -awaitable 与协程coroutine23% -协程封装器coroutine wrapper ...

编译自：http://lucumr.pocoo.org/2016/10/30/i-dont-understand-asyncio/
作者： Armin Ronacher
译者： firstadream

最近我开始发力钻研 Python 的新asyncio[1]模块。原因是我需要做一些事情，使用事件 IO 会使这些事情工作得更好，炙手可热的 asynio 正好可以用来牛刀小试。从试用的经历来看，该模块比我预想的复杂许多，我现在可以非常肯定地说，我不知道该如何恰当地使用 asyncio。

从 Twisted 框架借鉴一些经验来理解 asynio 并非难事，但是，asyncio 包含众多的元素，我开始动摇，不知道如何将这些孤立的零碎拼图组合成一副完整的图画。我已没有足够的智力提出任何更好的建议，在这里，只想分享我的困惑，求大神指点。

原语

asyncio通过协程coroutines的帮助来实现异步 IO。最初它是通过yield和yield from表达式实现的一个库，因为 Python 语言本身演进的缘故，现在它已经变成一个更复杂的怪兽。所以，为了在同一个频道讨论下去，你需要了解如下一些术语：

事件循环
事件循环策略
awaitable
协程函数
老式协程函数
协程
协程封装
生成器generator
future
并发的 future
任务task
句柄
执行器executor
传输transport
协议

此外，Python 还新增了一些新的特殊方法：

__aenter__和__aenter__，用于异步块操作
__aiter__和__anext__，用于异步迭代器（异步循环和异步推导）。为了更强大些，协议已经改变过一次了。在 Python 3.5 它返回一个 awaitable（这是个协程）；在 3.6它返回一个新的异步生成器。
__await__，用于自定义的 awaitable

你还需要了解相当多的内容，文档涵盖了那些部分。尽管如此，我做了一些额外说明以便对其有更好的理解：

事件循环

asyncio 事件循环和你第一眼看上去的略有不同。表面看，每个线程都有一个事件循环，然而事实并非如此。我认为它们应该按照如下的方式工作：

如果是主线程，当调用asyncio.get_event_loop()时创建一个事件循环。
如果是其它线程，当调用asyncio.get_event_loop()时返回运行时错误。
当前线程可以使用asyncio.set_event_loop()在任何时间节点绑定事件循环。该事件循环可由asyncio.new_evet_loop()函数创建。
事件循环可以在不绑定到当前线程的情况下使用。
asyncio.get_event_loop()返回绑定线程的事件循环，而非当前运行的事件循环。

这些行为的组合是超混淆的，主要有以下几个原因。首先，你需要知道这些函数被委托到全局设置的底层事件循环策略。默认是将事件循环绑定到线程。或者，如果需要的话，可以在理论上将事件循环绑定到一个 greenlet 或类似的。然而，重要的是要知道库代码不控制策略，因此不能推断 asyncio 将适用于线程。

其次，asyncio 不需要通过策略将事件循环绑定到上下文。事件循环可以单独工作。但是这正是库代码的第一个问题，因为协同程序或类似的东西并不知道哪个事件循环负责调度它。这意味着，如果从协程中调用asyncio.get_event_loop()，你可能没有机会取得事件循环。这也是所有 API 均采用可选的显式事件循环参数的原因。举例来说，要弄清楚当前哪个协程正在运行，不能使用如下调用：


def get_task():
  loop = asyncio.get_event_loop()
  try:
    return asyncio.Task.get_current(loop)
  except RuntimeError:
    return None

相反，必须显式地传递事件循环。这进一步要求你在库代码中显式地遍历事件循环，否则可能发生很奇怪的事情。我不知道这种设计的思想是什么，但如果不解决这个问题（例如get_event_loop()返回实际运行的事件循环），那么唯一有意义的其它方案是明确禁止显式事件循环传递，并要求它绑定到当前上下文（线程等）。

由于事件循环策略不提供当前上下文的标识符，因此库也不可能以任何方式“索引”到当前上下文。也没有回调函数用来监视这样的上下文的拆除，这进一步**了实际可以开展的操作。

awaitable 与协程coroutine

以我的愚见，Python 最大的设计错误是过度重载迭代器。它们现在不仅用于迭代，而且用于各种类型的协程。 Python 中迭代器最大的设计错误之一是如果StopIteration没有被捕获形成的空泡。这可能导致非常令人沮丧的问题，其中某处的异常可能导致其它地方的生成器或协同程序中止。这是一个长期存在的问题，基于 Python 的模板引擎如 Jinja 经常面临这种问题。该模板引擎在内部渲染为生成器，并且当由于某种原因的模板引起StopIteration时，渲染就停止在那里。

Python 慢慢认识到了过度重载的教训。首先在 3.x 版本加入 asyncio 模块，并没有语言级支持。所以自始至终它不过仅仅是装饰器和生成器而已。为了实现yield from以及其它东西，StopIteration再次重载。这导致了令人困惑的行为，像这样：

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