1. 基礎(chǔ)概念

1.1 協(xié)程概念

協(xié)程（Coroutine），也稱為微線程，是一種用戶態(tài)內(nèi)的上下文切換技術(shù)。其實(shí)就是通過(guò)一個(gè)線程實(shí)現(xiàn)代碼塊相互切換執(zhí)行。

實(shí)現(xiàn)協(xié)程的幾種方法：

• greentlet ，手動(dòng)switch切換

• yield關(guān)鍵字

• asyncio裝飾器（py3.4+）,遇到IO自動(dòng)切換。

• async、await他關(guān)鍵字（py3.5，推薦）

協(xié)程的目的是通過(guò)一個(gè)線程利用其IO等待的時(shí)候，再去干點(diǎn)別的事情，別閑著！

1.2 事件循環(huán)

可以把事件循環(huán)當(dāng)作一個(gè)while True循環(huán)，監(jiān)測(cè)并執(zhí)行某些代碼。

1.3 協(xié)程函數(shù)和協(xié)程對(duì)象

協(xié)程函數(shù)： 定義函數(shù)格式為async def 函數(shù)名。

協(xié)程對(duì)象： 協(xié)程函數(shù)()?得到的對(duì)象。

注意： result = func()創(chuàng)建協(xié)程對(duì)象，函數(shù)內(nèi)部代碼不會(huì)執(zhí)行。

如果要運(yùn)行協(xié)程函數(shù)內(nèi)部代碼，必須要將協(xié)程對(duì)象交給事件循環(huán)來(lái)處理。

1.4 await關(guān)鍵字

await后跟可等待對(duì)象，可等待對(duì)象包括協(xié)程對(duì)象、Future和Task對(duì)象，這些都是IO等待。等IO操作完成之后再繼續(xù)往下執(zhí)行，當(dāng)前協(xié)程(任務(wù))掛起時(shí)，事件循環(huán)可以執(zhí)行其他協(xié)程(任務(wù))。

同一個(gè)協(xié)程任務(wù)中，多個(gè)await，會(huì)依次等待等待對(duì)象執(zhí)行完成；不同協(xié)程任務(wù)中，遇到await會(huì)交替執(zhí)行。

案例1：

案例2：

運(yùn)行結(jié)果：

1.5 Task對(duì)象

Tasks are used to schedule coroutines concurrently.??

?When a coroutine is wrapped into a Task with functions like asyncio.create_task() the coroutine is automatically scheduled to run soon.

Task被用來(lái)在事件循環(huán)中添加多個(gè)任務(wù)的。

當(dāng)協(xié)程包裝到具有asyncio.create_task()等函數(shù)的任務(wù)中時(shí)，會(huì)自動(dòng)地添加到事件循環(huán)中等待被調(diào)度執(zhí)行。除了使用asynico.create_task()函數(shù)以外，還可以用底層級(jí)的loop.create_create_task()或ensure_future()函數(shù)。

注意： asynico.create_task()函數(shù)在py3.7中被加入。在py3.7之前，可以改用低層級(jí)的asyncio.ensure_future()函數(shù)。

create_task源碼，獲取正在運(yùn)行的事件循環(huán)，然后在事件循環(huán)里把任務(wù)core添加進(jìn)去，最后返回一個(gè)Task對(duì)象。

案例1：

案例2：

案例3：

和案例2相比，task_list中直接寫的任務(wù)名稱，沒有通過(guò)create_task創(chuàng)建Task對(duì)象，這是因?yàn)閏reate_task函數(shù)創(chuàng)建任務(wù)之后會(huì)自動(dòng)添加到事件循環(huán)中，在該案例中定義task_list前還沒有創(chuàng)建事件循環(huán)，但是通過(guò)asyncio.wait()可以將任務(wù)添加到asyncio.run()創(chuàng)建的事件循環(huán)中。

1.6 asyncio.Future對(duì)象

A Future is a special low-level awaitable object that represents an eventual result of an asynchronous operation.

asyncio中的Future對(duì)象是一個(gè)更偏向底層的可等待對(duì)象，代表異步任務(wù)的最終結(jié)果。通常不會(huì)直接用到這個(gè)對(duì)象，而是直接使用Task對(duì)象來(lái)完成任務(wù)的創(chuàng)建和狀態(tài)的追蹤。

Task繼承Future，Task對(duì)象內(nèi)部await結(jié)果是基于Future對(duì)象來(lái)的。

案例1：

案例2：

1.7 異步和非異步模塊混合使用

python還有一個(gè)concurrent.futures.Future對(duì)象，它和asyncio.Future是不一樣的。concurrent.futures.Future對(duì)象不可以用await修飾，asyncio.Future對(duì)象可以用await修飾。

但是asyncio提供了一個(gè)方法asyncio.wrap_future()可以將concurrent.futures.Future對(duì)象轉(zhuǎn)換為asyncio.Future。

案例： asyncio + 不支持異步的模塊

1.8 異步迭代器

• 異步迭代器

實(shí)現(xiàn)了__aiter__()和__anext__()方法的對(duì)象。__anext__必須返回一個(gè)awaitable對(duì)象。async for會(huì)處理異步迭代器的__anext__()方法所返回的可等待對(duì)象，直到其引發(fā)一個(gè)StopAsyncIteration異常。

• 異步可迭代對(duì)象

可在async for語(yǔ)句中被使用的對(duì)象。必須通過(guò)它的__aiter__()方法返回一個(gè)asynchronous iterator。

案例1：

async for要寫在async函數(shù)里，不然會(huì)報(bào)錯(cuò)：SyntaxError: 'async for' outside async function

1.9 異步上下文管理器

異步上下文管理器就是對(duì)象通過(guò)定義__aenter__()和__aexit__()方法來(lái)對(duì)async with語(yǔ)句中的環(huán)境進(jìn)行控制。

可以通過(guò)with open來(lái)理解，enter中打開文件，exit中關(guān)閉文件。

案例：

1.10 uvloop

uvloop是asyncio的事件循環(huán)的替代方案。uvloop的事件循環(huán)效率高于默認(rèn)asyncio的事件循環(huán)。

注： uvloop不支持window平臺(tái)，安裝會(huì)報(bào)錯(cuò)；ubuntu上測(cè)試是可以正常安裝的。

注意：一個(gè)asgi->uvicorn內(nèi)部使用的就是uvloop

案例：

2. 案例學(xué)習(xí)

2.1 異步redis

在使用python代碼操作redis時(shí)，連接/操作/斷開都是網(wǎng)絡(luò)IO。

環(huán)境： aioredis 2.0.1

案例：

redis庫(kù)中存放的數(shù)據(jù)：

從redis庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)：

2.2 異步MySQL

環(huán)境： aiomysql 0.1.1

案例：

2.3 異步FastAPI

環(huán)境：

• fastapi 0.88.0 pip install fastapi

• uvicorn 0.20.0 pip install uvicorn

案例：

2.4 異步爬蟲

環(huán)境：

• aiohttp 3.8.3 pip install aiohttp?

案例：

?3. 參考資料

• BIlibili學(xué)習(xí)視頻： BV1Ke411W71L （非常好的入門課程）

• asyncio官方文檔：https://docs.python.org/zh-cn/3.8/library/asyncio.html

• 事件循環(huán)： https://docs.python.org/zh-cn/3.8/library/asyncio-eventloop.html

• Task對(duì)象： https://docs.python.org/zh-cn/3.8/library/asyncio-task.html#awaitables

• asyncio和線程、進(jìn)程混用： https://docs.python.org/3.8/library/asyncio-eventloop.html#asyncio.loop.run_in_executor

• aioredis官方文檔：https://aioredis.readthedocs.io/en/latest/

• aiomysql官方文檔： https://aiomysql.readthedocs.io/en/latest/index.html

• Ubuntu上安裝MySQL： https://kalacloud.com/blog/ubuntu-install-mysql/#:~:text=%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%9C%A8%20Ubuntu%20%E4%B8%8A%E5%AE%89%E8%A3%85%20MySQL%201%20%E7%AC%AC%E4%B8%80%E6%AD%A5%20-%20%E5%AE%89%E8%A3%85,MySQL%20%E6%98%AF%E4%B8%8D%E6%98%AF%E5%AE%8C%E5%85%A8%E5%AE%89%E8%A3%85%E6%88%90%E5%8A%9F%20%E8%B5%B0%E5%88%B0%E8%BF%99%E9%87%8C%EF%BC%8C%E6%88%91%E4%BB%AC%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E7%94%A8%20service%20%E5%91%BD%E4%BB%A4%EF%BC%8C%E7%9C%8B%E4%B8%80%E4%B8%8B%20mysql%20%E8%BF%99%E4%B8%AA%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E6%98%AF%E4%B8%8D%E6%98%AF%E6%AD%A3%E5%B8%B8%E5%9C%A8%E8%BF%90%E8%A1%8C%E3%80%82%20