浅谈Python协程asyncio

一、协程

官方描述;
协程是子例程的更一般形式。 子例程可以在某一点进入并在另一点退出。 协程则可以在许多不同的点上进入、退出和恢复。 它们可通过 async def 语句来实现。 参见 PEP 492。

• 协程不是计算机内部提供的，不像进程、线程，由电脑本身提供，它是由程序员人为创造的, 实现函数异步执行。

• 协程（Coroutine），也可以被称为微线程，是一种用户太内的上下文切换技术，其实就是通过一个线程实现代码块相互切换执行。看上去像子程序，但执行过程中，在子程序内部可中断，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。例如：

# 需要python3.7+
import asyncio

async def main():
   print('hello')
   await asyncio.sleep(1)
   print('world')

asyncio.run(main())

# 打印 "hello"，等待 1 秒，再打印 "world"

注意：简单地调用一个协程并不会使其被调度执行，

直接main() 调用会有问题:

RuntimeWarning: coroutine 'main' was never awaited
 main()
RuntimeWarning: Enable tracemalloc to get the object allocation traceback

def func1():
   print(1)
   ...
   print(2)

def func2():
   print(3)
   ...
   print(4)

func1()
func2()

# 结果：1 2 3 4

实现协程的方法：

• greenlet，早期模块【不建议使用】

• yield关键字，它是python的生成器，具有保存状态，切换到其他函数去执行，再切换回原函数的功能。

• asyncio装饰器（python3.4引入）

• async、await 关键字（python3.5）【推荐使用】

1.1 greenlet实现协程

# 第三方模块，因此需要安装

pip install greenlet

from greenlet import greenlet

def func1():
   print(1)
   gr2.switch()
   print(2)
   gr2.switch()

def func2():
   print(3)
   gr1.switch()
   print(4)

gr1 = greenlet(func1)
gr2 = greenlet(func2)

gr1.switch()

# 结果：1 3 2 4

1.2 yield关键字

def func1():
   yield 1
   yield from func2()
   yield 2

def func2():
   yield 3
   yield 4

f1 = func1()
for item in f1:
   print(item)

# 结果：1 3 2 4

1.3 asynico装饰器

python3.4 及之后版本支持

DeprecationWarning: “@coroutine” decorator is deprecated since Python 3.8, use “async def”
翻译：@coroutine"装饰器自Python 3.8起已弃用，请使用"async def"代替

所以这个也不支持。

import asyncio

@asyncio.coroutine
def func1():
   print(1)
   yield from asyncio.sleep(2)  # 遇到IO耗时操作，自动切换到tasks中其他任务，比如：网络IO，下载图片
   print(2)

@asyncio.coroutine
def func2():
   print(3)
   yield from asyncio.sleep(2)  # 遇到IO耗时操作，自动切换到tasks中其他任务，比如：网络IO，下载图片
   print(4)

tasks = [
   asyncio.ensure_future(func1()),
   asyncio.ensure_future(func2())
]
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

# 结果： 1 3 2 4

1.4 async & await 关键字

import asyncio

async def func1():
   print(1)
   await asyncio.sleep(2)  # 遇到IO耗时操作，自动切换到tasks中其他任务，比如：网络IO，下载图片
   print(2)

async def func2():
   print(3)
   await asyncio.sleep(2)  # 遇到IO耗时操作，自动切换到tasks中其他任务，比如：网络IO，下载图片
   print(4)

tasks = [
   asyncio.ensure_future(func1()),
   asyncio.ensure_future(func2())
]
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

二、协程的意义

充分利用线程。在一个线程中如果遇到IO等待时间线程不会一直等待，利用空闲时间再去干点其他事情。

以下载三张图片为例：

普通方式（同步）下载：

import time
import requests

def download_image(url, img_name):
   print("开始下载:", url)
   # 发送网络请求，下载图片
   response = requests.get(url)
   print("下载完成")
   # 图片保存到本地文件
   file_name = str(img_name) + '.png'
   with open(file_name, mode='wb') as file:
       file.write(response.content)

if __name__ == '__main__':
   start = time.time()
   url_list = [
       'https://tse4-mm.cn.bing.net/th/id/OIP.866vRxQ8QvyDsrUuXiu7qwHaNK?w=182&h=324&c=7&o=5&pid=1.7',
       'https://tse2-mm.cn.bing.net/th/id/OIP.HUcWtoYPG-z2pu4ityajbAHaKQ?w=182&h=252&c=7&o=5&pid=1.7',
       'https://tse2-mm.cn.bing.net/th/id/OIP.MvncR0-Pt9hVxKTdrvD9dAHaNK?w=182&h=324&c=7&o=5&pid=1.7',
       'https://tse1-mm.cn.bing.net/th/id/OIP._nGloaeMWbL7NB7Lp6SnXQHaLH?w=182&h=273&c=7&o=5&pid=1.7',
       ]
   img_name = 1
   for item in url_list:
       download_image(item, img_name)
       img_name += 1
   end = time.time()
   print(end - start)

# 最终时间：7.25s

协程方式（异步）下载：

import aiohttp
import asyncio
import time

async def fetch(session, url):
   print("发送请求：", url)

async with session.get(url, verify_ssl=False) as response:
       content = await response.content.read()
       file_name = url.rsplit('_')[-1]
       # print(file_name)
       with open(file_name, mode='wb') as file_object:
           file_object.write(content)
       print("下载完成")

async def main():
   async with aiohttp.ClientSession() as session:
       url_list = [
           'https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M02/35/A9/120x90_0_autohomecar__ChsEe12AXQ6AOOH_AAFocMs8nzU621.jpg',
           'https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M02/35/A9/120x90_0_autohomecar__ChsEe12AXQ6AOOH_AAFocMs8nzU621.jpg',
           'https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M02/35/A9/120x90_0_autohomecar__ChsEe12AXQ6AOOH_AAFocMs8nzU621.jpg',
           'https://www3.autoimg.cn/newsdfs/g26/M02/35/A9/120x90_0_autohomecar__ChsEe12AXQ6AOOH_AAFocMs8nzU621.jpg',
       ]
       tasks = [asyncio.ensure_future(fetch(session, url)) for url in url_list]
       await asyncio.wait(tasks)

if __name__ == '__main__':
   start = time.time()
   asyncio.get_event_loop().run_until_complete(main())
   end = time.time()
   print(end - start)

# 结果：0.05s

来源：https://blog.csdn.net/zhb_feng/article/details/117930310