目录

1. 什么是异步编程

2. Python有哪些可以实现异步编程

3.异步编程(asyncio)

3.1 什么是事件循环

3.2 asyncio

3.3 async & await

3.3.1 Task对象

3.3.2 asyncio.Future对象

3.3.3 futures.Future对象

3.3.4 异步迭代器

3.2.5 异步上下文管理器

3.2.6 uvloop

4 使用案例

4.1 异步Redis

4.2 异步MySQL

1. 什么是异步编程

        异步编程允许程序在等待某些操作（如I/O操作、网络请求或定时器）完成时不阻塞（即不停止）主线程的执行，从而提高程序的效率和响应速度。在异步编程中，程序可以启动一个长时间运行的任务，然后继续执行其他任务，而无需等待该任务完成

2. Python有哪些可以实现异步编程

        1.greentlet:一个python的三方模块,通过将函数作为参数放到greenlet()中,并在函数内部通过switch()函数切换.

        2.yield: 想必大家都对这个不陌生,  Python的生成器yield和yield from也可以实现协程代码

<code>def func1():

    yield 1

    yield from func2()

    yield 2

def func2():

    yield 3

    yield 4

f1 = func1()

for item in f1:

    print(item)

        3. 当然python还有其他的第三方模块可以实现异步编程，此处就不一一赘述

3.异步编程(asyncio)

        基于async & await关键字的协程可以实现异步编程，这也是目前python异步相关的主流技术。

3.1 什么是事件循环

        事件循环，可以把他当做是一个while循环，这个while循环在周期性的运行并执行一些任务，在特定条件下终止循环。其实也可以理解为就是创建一个死循环,比如while循环;不过这个死循环里面会周期性运行和执行任务,在特定条件下终止循环.  比如利用如下asyncio可以通过此来获取和创建事件循环.

import asyncio

loop = asyncio.get_event_loop()

3.2 asyncio

        在Python3.4之前官方未提供协程的类库，一般大家都是使用greenlet等其他来实现。在Python3.4发布后官方正式支持协程，即：asyncio模块。

import asyncio

@asyncio.coroutine

def func1():

print(1)

yield from asyncio.sleep(2) # 遇到IO耗时操作，自动化切换到tasks中的其他任务

print(2)

@asyncio.coroutine

def func2():

print(3)

yield from asyncio.sleep(2) # 遇到IO耗时操作，自动化切换到tasks中的其他任务

print(4)

tasks = [

asyncio.ensure_future( func1() ),

asyncio.ensure_future( func2() )

]

loop = asyncio.get_event_loop()

loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

        注意：基于asyncio模块实现的协程比之前的要更厉害，因为他的内部还集成了遇到IO耗时操作自动切换的功能

3.3 async & await

        async & await 关键字在Python3.5版本中正式引入，基于它编写的协程代码其实就是 上一示例 的加强版，让代码可以更加简便.Python3.8之后 @asyncio.coroutine 装饰器就会被移除，推荐使用async & await 关键字实现协程代码。

import asyncio

async def func1():

print(1)

await asyncio.sleep(2)

print(2)

async def func2():

print(3)

await asyncio.sleep(2)

print(4)

tasks = [

asyncio.ensure_future(func1()),

asyncio.ensure_future(func2())

]

loop = asyncio.get_event_loop()

loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

        关于协程有多种实现方式，目前主流使用是Python官方推荐的asyncio模块和async&await关键字的方式，例如：在tonado、sanic、fastapi、django3 中均已支持.

        程序中，如果想要执行协程函数的内部代码，需要 事件循环 和 协程对象 配合才能实现，如:

import asyncio

async def func():

print("协程内部代码")

# 调用协程函数，返回一个协程对象。

result = func()

# 方式一

# loop = asyncio.get_event_loop() # 创建一个事件循环

# loop.run_until_complete(result) # 将协程当做任务提交到事件循环的任务列表中，协程执行完成之后终止。

# 方式二

# 本质上方式一是一样的，内部先 创建事件循环 然后执行 run_until_complete，一个简便的写法。

# asyncio.run 函数在 Python 3.7 中加入 asyncio 模块，

asyncio.run(result)

        这个过程可以简单理解为：将协程当做任务添加到 事件循环 的任务列表，然后事件循环检测列表中的协程是否 已准备就绪（默认可理解为就绪状态），如果准备就绪则执行其内部代码。

        await是一个只能在协程函数中使用的关键字，用于遇到IO操作时挂起 当前协程（任务），当前协程（任务）挂起过程中 事件循环可以去执行其他的协程（任务），当前协程IO处理完成时，可以再次切换回来执行await之后的代码。

3.3.1 Task对象

        Task用于并发调度协程, 通过asyncio.create_task(协程对象)的方式创建Task对象,这样可以让协程加入事件循环中等待被调度执行, 除了使用 asyncio.create_task() 函数以外，还可以用低层级的 loop.create_task() 或 ensure_future() 函数。不建议手动实例化 Task 对象。

        本质上是将协程对象封装成task对象，并将协程立即加入事件循环，同时追踪协程的状态。

        注意：asyncio.create_task() 函数在 Python 3.7 中被加入。在 Python 3.7 之前，可以改用低层级的 asyncio.ensure_future() 函数。

import asyncio

async def func():

print(1)

await asyncio.sleep(2)

print(2)

return "返回值"

async def main():

print("main开始")

# 创建协程，将协程封装到Task对象中并添加到事件循环的任务列表中，等待事件循环去执行（默认是就绪状态）。

# 在调用

task_list = [

asyncio.create_task(func(), name="n1"),code>

asyncio.create_task(func(), name="n2")code>

]

print("main结束")

# 当执行某协程遇到IO操作时，会自动化切换执行其他任务。

# 此处的await是等待所有协程执行完毕，并将所有协程的返回值保存到done

# 如果设置了timeout值，则意味着此处最多等待的秒，完成的协程返回值写入到done中，未完成则写到pending中。

done, pending = await asyncio.wait(task_list, timeout=None)

print(done, pending)

asyncio.run(main())

        注意：asyncio.wait 源码内部会对列表中的每个协程执行ensure_future从而封装为Task对象，所以在和wait配合使用时task_list的值为[func(),func()] 也是可以的。

PS:

import asyncio

async def func():

print("执行协程函数内部代码")

# 遇到IO操作挂起当前协程（任务），等IO操作完成之后再继续往下执行。当前协程挂起时，事件循环可以去执行其他协程（任务）。

response = await asyncio.sleep(2)

print("IO请求结束，结果为：", response)

coroutine_list = [func(), func()]

# 错误：coroutine_list = [ asyncio.create_task(func()), asyncio.create_task(func()) ]

# 此处不能直接 asyncio.create_task，因为将Task立即加入到事件循环的任务列表，

# 但此时事件循环还未创建，所以会报错。

# 使用asyncio.wait将列表封装为一个协程，并调用asyncio.run实现执行两个协程

# asyncio.wait内部会对列表中的每个协程执行ensure_future，封装为Task对象。

done,pending = asyncio.run( asyncio.wait(coroutine_list) )

3.3.2 asyncio.Future对象