初识python异步模块Trio
Trio翻译过来是三重奏的意思,它提供了更方便异步编程,是asyncio的更高级的封装。
它试图简化复杂的asyncio模块。使用起来比asyncio和Twisted要简单的同时,拥有其同样强大功能。这个项目还很年轻,还处于试验阶段但是整体设计是可靠的。作者鼓励大家去尝试使用,如果遇到问题可以在git上对他提issue。同时作者还提供了一个在线聊天室更方便与其沟通:https://gitter.im/python-trio/general。
准备工作
- 确保你的python版本在3.5以及以上。
- 安装trio。python3 -m pip install --upgrade trio
import trio 运行是否有错误,没有错误可以往下进行了。
知识准备Async方法
使用trio也就意味着你需要一直写异步方法。
# 一个标准方法 def regular_double(x): return 2 * x # 一个异步方法 async def async_double(x): return 2 * x
从外观上看异步方法和标准方法没什么区别只是前面多了个async。
“Async” 是“asynchronous”的简写,为了区别于异步函数,我们称标准函数为同步函数,
从用户角度异步函数和同步函数有以下区别:
- 要调用异步函数,必须使用await关键字。 因此,不要写regular_double(3),而是写await async_double(3).
- 不能在同步函数里使用await,否则会出错。
句法错误:
def print_double(x): print(await async_double(x)) # <-- SyntaxError here
但是在异步函数中,await是允许的:
async def print_double(x): print(await async_double(x)) # <-- OK!
综上所述:作为一个用户,异步函数相对于常规函数的全部优势在于异步函数具有超能力:它们可以调用其他异步函数。
在异步函数中可以调用其他异步函数,但是凡事有始有终,第一个异步函数如何调用呢?
我们继续往下看
为何调用第一个异步函数
import trio async def async_double(x): return 2 * x trio.run(async_double, 3) # returns 6
这里我们可以使用trio.run来调用第一个异步函数。
接下来让我们看看trio的其他功能
异步中的等待
import trio async def double_sleep(x): await trio.sleep(2 * x) trio.run(double_sleep, 3) # does nothing for 6 seconds then returns
这里使用了异步等待函数 trio.sleep,它的功能和同步函数中的time.sleep()差不多,但是因为需要使用await调用,所以由前面的结论我们知道这是一个异步函数用的等待方法。
事实这个例子没有实际用处,我们用同步函数就可以实现这个简单的功能。这里主要是为了演示异步函数中通过await可以调用其他的异步函数。
异步函数调用的典型结构
trio.run -> [async function] -> ... -> [async function] -> trio.whatever
不要忘了写await
如果忘了写await会发生什么,我们看下面的这个例子
import time import trio async def broken_double_sleep(x): print("*yawn* Going to sleep") start_time = time.perf_counter() # 糟糕,我忘了写await trio.sleep(2 * x) sleep_time = time.perf_counter() - start_time print("Woke up after {:.2f} seconds, feeling well rested!".format(sleep_time)) trio.run(broken_double_sleep, 3)
运行之后发现
*yawn* Going to sleep Woke up after 0.00 seconds, feeling well rested! __main__:4: RuntimeWarning: coroutine 'sleep' was never awaited
报错了,错误类型是RuntimeWarning,后面是说协程sleep没有使用await。
我们打印下trio.sleep(3)看到如下内容<coroutine object sleep at 0x7f5ac77be6d0>,表示这是一个协程,也就是一个异步函数由前面的内容可知。
我们把上面的trio.sleep(2 * x)改为await trio.sleep(2 * x)即可。
记住如果运行时警告:coroutine 'RuntimeWarning: coroutine '...' was never awaited',也就意味这有个地方你没有写await。
运行多个异步函数
如果trio只是使用await trio.sleep这样毫无意义的例子就没有什么价值,所以下面我们来trio的其他功能,运行多个异步函数。
# tasks-intro.py import trio async def child1(): print(" child1: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print(" child1: exiting!") async def child2(): print(" child2: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print(" child2: exiting!") async def parent(): print("parent: started!") async with trio.open_nursery() as nursery: print("parent: spawning child1...") nursery.start_soon(child1) print("parent: spawning child2...") nursery.start_soon(child2) print("parent: waiting for children to finish...") # -- we exit the nursery block here -- print("parent: all done!") trio.run(parent)
内容比较多让我们一步一步分析,首先是定义了child1和child2两个异步函数,定义方法和我们上面说的差不多。
async def child1(): print("child1: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print("child1: exiting!") async def child2(): print("child2: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print("child2: exiting!")
接下来,我们将parent定义为一个异步函数,它将同时调用child1和child2
async def parent(): print("parent: started!") async with trio.open_nursery() as nursery: print("parent: spawning child1...") nursery.start_soon(child1) print("parent: spawning child2...") nursery.start_soon(child2) print("parent: waiting for children to finish...") # 到这里我们调用__aexit__,等待child1和child2运行完毕 print("parent: all done!")
它通过使用神秘的async with语句来创建“nursery”,然后将child1和child2通过nusery方法的start_soon添加到nursery中。
下面我们来说说async with,其实也很简单,我们知道再读文件时候我们使用with open()...去创建一个文件句柄,with里面牵扯到两个魔法函数
在代码块开始的时候调用__enter__()结束时再去调用__exit__()我们称open()为上下文管理器。async with someobj语句和with差不多只不过它调用的异步方法的魔法函数:__aenter__和__aexit__。我们称someobj为“异步上下文管理器”。
再回到上面的代码首先我们使用async with创建一个异步代码块
同时通过nursery.start_soon(child1)和nursery.start_soon(child2)
调用child1和child2函数开始运行然后立即返回,这两个异步函数留在后台继续运行。
然后等待child1和child2运行结束之后,结束async with代码块里的内容,打印最后的
"parent: all done!"。
让我们看看运行结果
parent: started! parent: spawning child1... parent: spawning child2... parent: waiting for children to finish... child2: started! sleeping now... child1: started! sleeping now... [... 1 second passes ...] child1: exiting! child2: exiting! parent: all done!
可以发现和我们上面分析的一样。看到这里,如果你熟悉线程的话,你会发现这个运作机制和多线程类似。但是这里并不是线程,这里的代码全部在一个线程里面的完成,为了区别线程我们称这里的child1和child2为两个任务,有了任务,我们只能在某些我们称之为“checkpoints”的指定地点进行切换。后面我们再深挖掘它。
trio里的跟踪器
我们知道上面的多个任务都是在一个线程中进行切换操作的,但是对于如何切换的我们并不了解,只有知道了这些我们才能更好的学好一个模块。
幸运的是,trio提供了一组用于检查和调试程序的工具。我们可以通过编写一个Tracer类,来实现trio.abc.Instrumen接口。代码如下
class Tracer(trio.abc.Instrument): def before_run(self): print("!!! run started") def _print_with_task(self, msg, task): # repr(task) is perhaps more useful than task.name in general, # but in context of a tutorial the extra noise is unhelpful. print("{}: {}".format(msg, task.name)) def task_spawned(self, task): self._print_with_task("### new task spawned", task) def task_scheduled(self, task): self._print_with_task("### task scheduled", task) def before_task_step(self, task): self._print_with_task(">>> about to run one step of task", task) def after_task_step(self, task): self._print_with_task("<<< task step finished", task) def task_exited(self, task): self._print_with_task("### task exited", task) def before_io_wait(self, timeout): if timeout: print("### waiting for I/O for up to {} seconds".format(timeout)) else: print("### doing a quick check for I/O") self._sleep_time = trio.current_time() def after_io_wait(self, timeout): duration = trio.current_time() - self._sleep_time print("### finished I/O check (took {} seconds)".format(duration)) def after_run(self): print("!!! run finished")
然后我们运行之前的示例但是这次我们传入的是一个Tracer对象。
trio.run(parent, instruments=[Tracer()])
然后我们会发现打印了一大堆东西下面我们一部分一部分分析。
!!! run started ### new task spawned: <init> ### task scheduled: <init> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 1.787799919839017e-05 seconds) >>> about to run one step of task: <init> ### new task spawned: __main__.parent ### task scheduled: __main__.parent ### new task spawned: <TrioToken.run_sync_soon task> ### task scheduled: <TrioToken.run_sync_soon task> <<< task step finished: <init> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 1.704399983282201e-05 seconds)
前面一大堆的信息我们不用去关心,我们看### new task spawned: __main__.parent,可知__main__.parent创建了一个任务。
一旦初始的管理工作完成,trio就开始运行parent函数,您可以看到parent函数创建了两个子任务。然后,它以块的形式到达异步的末尾,并暂停。
>>> about to run one step of task: __main__.parent parent: started! parent: spawning child1... ### new task spawned: __main__.child1 ### task scheduled: __main__.child1 parent: spawning child2... ### new task spawned: __main__.child2 ### task scheduled: __main__.child2 parent: waiting for children to finish... <<< task step finished: __main__.parent
然后到了trio.run(),记录了更多的内部运作过程。
>>> about to run one step of task: <call soon task> <<< task step finished: <call soon task> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 5.476875230669975e-06 seconds)
然后给这两个子任务一个运行的机会
>>> about to run one step of task: __main__.child2 child2 started! sleeping now... <<< task step finished: __main__.child2 >>> about to run one step of task: __main__.child1 child1: started! sleeping now... <<< task step finished: __main__.child1
每个任务都在运行,直到调用trio.sleep()然后突然我们又回到trio.run ()决定下一步要运行什么。这是怎么回事?秘密在于trio.run ()和trio.sleep ()一起实现的,trio.sleep()可以获得一些特殊的魔力,让它暂停整个调用堆栈,所以它会向trio.run ()发送一个通知,请求在1秒后再次被唤醒,然后暂停任务。任务暂停后,Python将控制权交还给trio.run (),由它决定下一步要做什么。
注意:在trio中不能使用asyncio.sleep()。
接下来它调用一个操作系统原语来使整个进程进入休眠状态
### waiting for I/O for up to 0.9997810370005027 seconds
1s休眠结束后
### finished I/O check (took 1.0006483688484877 seconds) ### task scheduled: __main__.child1 ### task scheduled: __main__.child2
还记得parent是如何的等待两个子任务结束的么,下面注意观察child1退出的时候
parent在干什么
>>> about to run one step of task: __main__.child1 child1: exiting! ### task scheduled: __main__.parent ### task exited: __main__.child1 <<< task step finished: __main__.child1 >>> about to run one step of task: __main__.child2 child2 exiting! ### task exited: __main__.child2 <<< task step finished: __main__.child2
然后先进行io操作,然后parent任务结束
### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 9.045004844665527e-06 seconds) >>> about to run one step of task: __main__.parent parent: all done! ### task scheduled: <init> ### task exited: __main__.parent <<< task step finished: __main__.parent
最后进行一些内部操作代码结束
### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 5.996786057949066e-06 seconds) >>> about to run one step of task: <init> ### task scheduled: <call soon task> ### task scheduled: <init> <<< task step finished: <init> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 6.258022040128708e-06 seconds) >>> about to run one step of task: <call soon task> ### task exited: <call soon task> <<< task step finished: <call soon task> >>> about to run one step of task: <init> ### task exited: <init> <<< task step finished: <init> !!! run finished
ok,这一部分只要说了运作机制了解即可,当然记住更方便对trio的理解。
关于更多的trio的使用,敬请期待。。。
参考资料
https://trio.readthedocs.io/en/latest/tutorial.html#before-you-begin
- Head First Python---------(一)第一章(初识Python__人人都爱列表)、第二章(共享你的代码__函数模块)、第三章(文件与异常__处理错误)
- 基础入门_Python-模块和包.Gevent异步服务类实现多姿势WEB实时展示?
- Python学习之---模块初识
- python----模块(库)初识(一)
- Python的Asyncore异步Socket模块及实现端口转发的例子
- python模块初识 库
- [第二节]python字符编码,初识模块,字节码及交互式输入
- python常用模块初识
- Python异步通信模块asyncore
- python异步并发模块concurrent.futures简析
- Python基础-模块初识
- python之模块初识
- Python中asyncore异步模块的用法及实现httpclient的实例
- 模块初识2-模块的默认保存路径Python36-32\\lib\\site-packages,Python36-32\,标准库和第三方库
- 基础入门_Python-模块和包.Gevent异步/状态获取/超时设置/猴子补丁?
- 【python初识】列表与函数模块
- 11.python并发入门(part1 初识进程与线程,并发,并行,同步,异步)
- 循序渐进Python3(五) -- 初识模块
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