详解python异步编程之asyncio(百万并发)


            前言：python由于GIL（全局锁）的存在，不能发挥多核的优势，其性能一直饱受诟病。然而在IO密集型的网络编程里，异步处理比同步处理能提升成百上千倍的效率，弥补了python性能方面的短板，如最新的微服务框架japronto，resquests per second可达百万级。



python还有一个优势是库（第三方库）极为丰富，运用十分方便。asyncio是python3.4版本引入到标准库，python2x没有加这个库，毕竟python3x才是未来啊，哈哈！python3.5又加入了async/await特性。



在学习asyncio之前，我们先来理清楚同步/异步的概念：



同步是指完成事务的逻辑，先执行第一个事务，如果阻塞了，会一直等待，直到这个事务完成，再执行第二个事务，顺序执行。。。



异步是和同步相对的，异步是指在处理调用这个事务的之后，不会等待这个事务的处理结果，直接处理第二个事务去了，通过状态、通知、回调来通知调用者处理结果。



一、asyncio



下面通过举例来对比同步代码和异步代码编写方面的差异，其次看下两者性能上的差距，我们使用sleep(1)模拟耗时1秒的io操作。



同步代码：







import time



def hello():

  time.sleep(1)



def run():

  for i in range(5):

    hello()

    print('Hello World:%s' % time.time()) # 任何伟大的代码都是从Hello World 开始的！

if __name__ == '__main__':

  run() 







输出：（间隔差不多是1s）





Hello World:1527595175.4728756

Hello World:1527595176.473001

Hello World:1527595177.473494

Hello World:1527595178.4739306

Hello World:1527595179.474482 





异步代码：







import time

import asyncio



# 定义异步函数

async def hello():

  asyncio.sleep(1)

  print('Hello World:%s' % time.time())



def run():

  for i in range(5):

    loop.run_until_complete(hello())



loop = asyncio.get_event_loop()

if __name__ =='__main__':

  run() 







输出：





Hello World:1527595104.8338501

Hello World:1527595104.8338501

Hello World:1527595104.8338501

Hello World:1527595104.8338501

Hello World:1527595104.8338501 





async def 用来定义异步函数，其内部有异步操作。每个线程有一个事件循环，主线程调用asyncio.get_event_loop()时会创建事件循环，你需要把异步的任务丢给这个循环的run_until_complete()方法，事件循环会安排协同程序的执行。   



二、aiohttp



如果需要并发http请求怎么办呢，通常是用requests，但requests是同步的库，如果想异步的话需要引入aiohttp。这里引入一个类，from aiohttp import ClientSession，首先要建立一个session对象，然后用session对象去打开网页。session可以进行多项操作，比如post, get, put, head等。



基本用法：





async with ClientSession() as session:

async with session.get(url) as response: 





aiohttp异步实现的例子：







import asyncio

from aiohttp import ClientSession





tasks = []

url = "http://www.baidu.com/{}"

async def hello(url):

  async with ClientSession() as session:

    async with session.get(url) as response:

      response = await response.read()

      print(response)



if __name__ == '__main__':

  loop = asyncio.get_event_loop()

  loop.run_until_complete(hello(url)) 







首先async def 关键字定义了这是个异步函数，await 关键字加在需要等待的操作前面，response.read()等待request响应，是个耗IO操作。然后使用ClientSession类发起http请求。



多链接异步访问



如果我们需要请求多个URL该怎么办呢，同步的做法访问多个URL只需要加个for循环就可以了。但异步的实现方式并没那么容易，在之前的基础上需要将hello()包装在asyncio的Future对象中，然后将Future对象列表作为任务传递给事件循环。







import time

import asyncio

from aiohttp import ClientSession



tasks = []

url = "http://www.baidu.com/{}"

async def hello(url):

  async with ClientSession() as session:

    async with session.get(url) as response:

      response = await response.read()

#      print(response)

      print('Hello World:%s' % time.time())



def run():

  for i in range(5):

    task = asyncio.ensure_future(hello(url.format(i)))

    tasks.append(task)





if __name__ == '__main__':

  loop = asyncio.get_event_loop()

  run()

  loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks)) 







输出：





Hello World:1527754874.8915546

Hello World:1527754874.899039

Hello World:1527754874.90004

Hello World:1527754874.9095392

Hello World:1527754874.9190395 





收集http响应



好了，上面介绍了访问不同链接的异步实现方式，但是我们只是发出了请求，如果要把响应一一收集到一个列表中，最后保存到本地或者打印出来要怎么实现呢，可通过asyncio.gather(*tasks)将响应全部收集起来，具体通过下面实例来演示。







import time

import asyncio

from aiohttp import ClientSession



tasks = []

url = "http://www.baidu.com/{}"

async def hello(url):

  async with ClientSession() as session:

    async with session.get(url) as response:

#      print(response)

      print('Hello World:%s' % time.time())

      return await response.read()



def run():

  for i in range(5):

    task = asyncio.ensure_future(hello(url.format(i)))

    tasks.append(task)

  result = loop.run_until_complete(asyncio.gather(*tasks))

  print(result)



if __name__ == '__main__':

  loop = asyncio.get_event_loop()

  run() 



输出：





Hello World:1527765369.0785167

Hello World:1527765369.0845182

Hello World:1527765369.0910277

Hello World:1527765369.0920424

Hello World:1527765369.097017

[b'<!DOCTYPE html>\r\n<!--STATUS OK-->\r\n<html>\r\n<head>\r\n......



异常解决



假如你的并发达到1000个，程序会报错：ValueError: too many file descriptors in select()。这个报错的原因是因为 Python 调取的 select 对打开的文件字符有最大长度限制。这里我们有两种方法解决这个问题：1.我们可以需要限制并发数量。一次不要塞那么多任务，或者限制最大并发数量。2.我们可以使用回调的方式。这里个人推荐限制并发数的方法，设置并发数为500或者600，处理速度更快。





#coding:utf-8

import time,asyncio,aiohttp





url = 'http://www.baidu.com/'

async def hello(url,semaphore):

  async with semaphore:

    async with aiohttp.ClientSession() as session:

      async with session.get(url) as response:

        return await response.read()





async def run():

  semaphore = asyncio.Semaphore(500) # 限制并发量为500

  to_get = [hello(url.format(),semaphore) for _ in range(1000)] #总共1000任务

  await asyncio.wait(to_get)





if __name__ == '__main__':

#  now=lambda :time.time()

  loop = asyncio.get_event_loop()

  loop.run_until_complete(run())

  loop.close()



以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持中文源码网。