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深入理解yield(三):yield与基于Tornado的异步回调

2015-10-30 13:12 441 查看
转自:http://beginman.cn/python/2015/04/06/yield-via-Tornado/

作者:BeginMan

版权声明:本文版权归作者所有,欢迎转载,但未经作者同意必须保留此段声明,且在文章页面明显位置给出原文链接。

发表于 2015-04-06

深入理解yield(二):yield与协程深入理解yield(一):yield原理已经对yield原理及在python中的运用了解了很多,那么接下来就要结合Tornado,进行python异步的分析。

一.异步的实现

异步的实现离不开回调函数,接下来介绍回调函数的概念以及在python中的使用。


软件模块之间总是存在着一定的接口,从调用方式上,可以把他们分为三类:同步调用、回调和异步调用。同步调用是一种阻塞式调用,调用方要等待对方执行完毕才返回,它是一种单向调用;回调是一种双向调用模式,也就是说,被调用方在接口被调用时也会调用对方的接口;异步调用是一种类似消息或事件的机制,不过它的调用方向刚好相反,接口的服务在收到某种讯息或发生某种事件时,会主动通知客户方(即调用客户方的接口)。回调和异步调用的关系非常紧密,通常我们使用回调来实现异步消息的注册,通过异步调用来实现消息的通知。同步调用是三者当中最简单的,而回调又常常是异步调用的基础,


可以参阅 同步调用、回调和异步调用区别加深理解。



图片来源:https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-callback/

有时候对回调这个概念比较模糊,在知乎上回调函数(callback)是什么?,举了一个很好的例子:


你到一个商店买东西,刚好你要的东西没有货,于是你在店员那里留下了你的电话,过了几天店里有货了,店员就打了你的电话,然后你接到电话后就到店里去取了货。在这个例子里,你的电话号码就叫回调函数,你把电话留给店员就叫登记回调函数,店里后来有货了叫做触发了回调关联的事件,店员给你打电话叫做调用回调函数,你到店里去取货叫做响应回调事件。


下面举一个Python的回调例子

# coding=utf-8
__author__ = 'fang'

def call_back(value):
print 'call back value:', value

def caller(func, arg):
print 'caller'
func(arg)

caller(call_back, 'hello,world')

Tornado异步

tornado提供了一套异步机制,
asynchronous
装饰器能够使其异步,tornado默认在get()或者post()返回后自动结束HTTP请求(默认在函数处理返回时关闭客户端的连接),当装饰器给定,在函数返回时response不会结束,self.finish()去结束HTTP请求,它的主要工作就是将 RequestHandler 的 _auto_finish 属性置为 false。

如下例子:

#同步阻塞版本
def MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
def get(self):
client = tornado.httpclient.HttpClient()
# 阻塞
response = client.fetch("http://www.google.com/")
self.write('Hello World')

这个例子就不在啰嗦了,整体性能就在于访问google的时间.下面展示异步非阻塞的例子:

def MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
@tornado.web.asynchronous
def get(self):
client = tornado.httpclient.AsyncHTTPClient()
def callback(response):
self.write("Hello World")
self.finish()

client.fetch("http://www.google.com/", callback)

fetch的时候提供callback函数,这样当fetch http请求完成的时候才会去调用callback,而不会阻塞。callback调用完成之后通过finish结束与client的连接。

这种异步回调的缺点就是:拆分代码逻辑,多重回调的繁琐,能不能有一套方案像正常执行逻辑一样使异步能够顺序化去执行呢?在上面的两节yield的学习中可知:因为yield很方便的提供了一套函数挂起,运行的机制,所以我们能够通过yield来将原本是异步的流程变成同步的。,在tornado中具体表现为
tornado.gen
.

def MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
@tornado.web.asynchronous
@tornado.gen.engine
def get(self):
client = tornado.httpclient.AsyncHTTPClient()
response = yield tornado.gen.Task(client.fetch, "http://www.google.com/")
self.write("Hello World")
self.finish()

使用gen.engine的decorator,该函数主要就是用来管理generator的流程控制。 使用了gen.Task,在gen.Task内部,会生成一个callback函数,传给async fetch,并执行fetch,因为fetch是一个异步操作,所以会很快返回。 在gen.Task返回之后使用yield,挂起 当fetch的callback执行之后,唤醒挂起的流程继续执行.

那么接下来分析
gen
源码:

def engine(func):
"""Decorator for asynchronous generators.
异步generators装饰器
任何从这个module生产的生成器必须被这个装饰器所装饰。这个装饰器只用于已经是异步的函数
如:
@tornado.web.asynchronous
@tornado.gen.engine
def get(RequestHandler):  #http method.
pass

源码分析:http://blog.xiaogaozi.org/2012/09/21/understanding-tornado-dot-gen/

Any generator that yields objects from this module must be wrapped in this decorator.  The decorator only works on functions that are already asynchronous.  For `~tornado.web.RequestHandler```get``/``post``/etc methods, this means that both the `tornado.web.asynchronous` and `tornado.gen.engine` decorators must be used (for proper exception handling, ``asynchronous` should come before ``gen.engine``).  In most other cases, it means that it doesn't make sense to use ``gen.engine`` on functions that
don't already take a callback argument.
"""
@functools.wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
runner = None

def handle_exception(typ, value, tb):
# if the function throws an exception before its first "yield"
# (or is not a generator at all), the Runner won't exist yet.
# However, in that case we haven't reached anything asynchronous
# yet, so we can just let the exception propagate.
if runner is not None:
return runner.handle_exception(typ, value, tb)
return False
with ExceptionStackContext(handle_exception) as deactivate:
# 代表被装饰的http method(如get), 因为在之前所装饰的method 包含yield关键字,所以gen = func()是generator
gen = func(*args, **kwargs)
# 检查是否是generator对象
if isinstance(gen, types.GeneratorType):
# 虽然调用了包含yield的http method,但函数并没有立即执行,只是赋值给了gen
# 可想而知Runner()是来启动生成器函数的,包含next(),send(),throw(),close()等方法
runner = Runner(gen, deactivate)
runner.run()
return
assert gen is None, gen
deactivate()
# no yield, so we're done
return wrapper

了解了gen,接下来我们自己实现一个:

# coding=utf-8

__author__ = 'fang'
import tornado.ioloop
from tornado.httpclient import AsyncHTTPClient
import functools

def task(fun, url):
return functools.partial(fun, url)

def callback(gen, response):
try:
print 'callback:', response
gen.send(response)
except StopIteration:
pass

def sync(func):
def wrapper():
gen = func()
f = gen.next()
print 'aa', f, gen
f(functools.partial(callback, gen))
return wrapper

@sync
def fetch():
response = yield task(AsyncHTTPClient().fetch, 'http://www.suhu.com')
print '1'
print response
print '2'

fetch()
print 3
tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

输出:

aa <functools.partial object at 0x10a992fc8> <generator object fetch at 0x10a6e6460>
3
callback:   HTTPResponse(code=200,request_time=0.9294881820678711,buffer=<_io.BytesIO object at 0x10a9b9110>......)
1
HTTPResponse(code=200,request_time=0.9294881820678711,buffer=<_io.BytesIO object at 0x10a9b9110>......)
2

参考

1.学习tornado:异步

2.使用生成器展平异步回调结构

3.异步消息的传递-回调机制

4.理解 tornado.gen
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