python并发
2020-12-13 04:20
异步处理：从调度程序的任务队列中挑选任务，该调度程序以交叉的形式执行这些任务，我们并不能保证任务将以某种顺序去执行，因为执行顺序取决于队列中的一项任务是否愿意将CPU处理时间让位给另一项任务。异步任务通常通过多任务协作处理的方式来实现，由于执行时间和顺序的不确定，因此需要通过回调式编程或者future对象来获取任务执行的结果。Python 3通过asyncio模块和await和async关键字（在Python 3.7中正式被列为关键字）来支持异步处理。
"""
异步I/O - async / await
"""
import asyncio
def num_generator(m, n):
"""指定范围的数字生成器"""
yield from range(m, n + 1)
async def prime_filter(m, n):
"""素数过滤器"""
primes = []
for i in num_generator(m, n):
flag = True
for j in range(2, int(i ** 0.5 + 1)):
if i % j == 0:
flag = False
break
if flag:
print(‘Prime =>‘, i)
primes.append(i)
await asyncio.sleep(0.001)
return tuple(primes)
async def square_mapper(m, n):
"""平方映射器"""
squares = []
for i in num_generator(m, n):
print(‘Square =>‘, i * i)
squares.append(i * i)
await asyncio.sleep(0.001)
return squares
def main():
"""主函数"""
loop = asyncio.get_event_loop()
future = asyncio.gather(prime_filter(2, 100), square_mapper(1, 100))
future.add_done_callback(lambda x: print(x.result()))
loop.run_until_complete(future)
loop.close()
if __name__ == ‘__main__‘:
main()
说明：上面的代码使用
get_event_loop函数获得系统默认的事件循环，通过gather函数可以获得一个future对象，future对象的add_done_callback可以添加执行完成时的回调函数，loop对象的run_until_complete方法可以等待通过future对象获得协程执行结果。
Python中有一个名为aiohttp的三方库，它提供了异步的HTTP客户端和服务器，这个三方库可以跟asyncio模块一起工作，并提供了对Future对象的支持。Python 3.6中引入了async和await来定义异步执行的函数以及创建异步上下文，在Python 3.7中它们正式成为了关键字。下面的代码异步的从5个URL中获取页面并通过正则表达式的命名捕获组提取了网站的标题。
import asyncio
import re
import aiohttp
PATTERN = re.compile(r‘\\><span>(<span>?P<title><span>.<span>*<span>)<span>\\><span>‘)
<span>async <span>def <span>fetch_page(<span>session, <span>url):
<span>async <span>with session.get(url, <span>ssl<span>=<span>False) <span>as resp:
<span>return <span>await resp.text()
<span>async <span>def <span>show_title(<span>url):
<span>async <span>with aiohttp.ClientSession() <span>as session:
html <span>= <span>await fetch_page(session, url)
<span>print(<span>PATTERN.search(html).group(<span><span>‘title<span>‘))
<span>def <span>main():
urls <span>= (<span><span>‘https://www.python.org/<span>‘,
<span><span>‘https://git-scm.com/<span>‘,
<span><span>‘https://www.jd.com/<span>‘,
<span><span>‘https://www.taobao.com/<span>‘,
<span><span>‘https://www.douban.com/<span>‘)
loop <span>= asyncio.get_event_loop()
tasks <span>= [show_title(url) <span>for url <span>in urls]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
<span>if <span>__name__ <span>== <span><span>‘__main__<span>‘:
main()</span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>
说明：异步I/O与多进程的比较。
当程序不需要真正的并发性或并行性，而是更多的依赖于异步处理和回调时，asyncio就是一种很好的选择。如果程序中有大量的等待与休眠时，也应该考虑asyncio，它很适合编写没有实时数据处理需求的Web应用服务器。
Python还有很多用于处理并行任务的三方库，例如：joblib、PyMP等。实际开发中，要提升系统的可扩展性和并发性通常有垂直扩展（增加单个节点的处理能力）和水平扩展（将单个节点变成多个节点）两种做法。可以通过消息队列来实现应用程序的解耦合，消息队列相当于是多线程同步队列的扩展版本，不同机器上的应用程序相当于就是线程，而共享的分布式消息队列就是原来程序中的Queue。消息队列（面向消息的中间件）的最流行和最标准化的实现是AMQP（高级消息队列协议），AMQP源于金融行业，提供了排队、路由、可靠传输、安全等功能，最著名的实现包括：Apache的ActiveMQ、RabbitMQ等。
要实现任务的异步化，可以使用名为Celery的三方库。Celery是Python编写的分布式任务队列，它使用分布式消息进行工作，可以基于RabbitMQ或Redis来作为后端的消息代理。
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