初识python异步模块Trio

mac2022-06-30  33

Trio翻译过来是三重奏的意思,它提供了更方便异步编程,是asyncio的更高级的封装。 它试图简化复杂的asyncio模块。使用起来比asyncio和Twisted要简单的同时,拥有其同样强大功能。这个项目还很年轻,还处于试验阶段但是整体设计是可靠的。作者鼓励大家去尝试使用,如果遇到问题可以在git上对他提issue。同时作者还提供了一个在线聊天室更方便与其沟通:https://gitter.im/python-trio/general。

准备工作

确保你的python版本在3.5以及以上。安装trio。python3 -m pip install --upgrade trio

import trio 运行是否有错误,没有错误可以往下进行了。

知识准备Async方法

使用trio也就意味着你需要一直写异步方法。 # 一个标准方法 def regular_double(x): return 2 * x # 一个异步方法 async def async_double(x): return 2 * x

从外观上看异步方法和标准方法没什么区别只是前面多了个async。 “Async” 是“asynchronous”的简写,为了区别于异步函数,我们称标准函数为同步函数, 从用户角度异步函数和同步函数有以下区别:

要调用异步函数,必须使用await关键字。 因此,不要写regular_double(3),而是写await async_double(3).不能在同步函数里使用await,否则会出错。 句法错误: def print_double(x): print(await async_double(x)) # <-- SyntaxError here

但是在异步函数中,await是允许的:

async def print_double(x): print(await async_double(x)) # <-- OK!

综上所述:作为一个用户,异步函数相对于常规函数的全部优势在于异步函数具有超能力:它们可以调用其他异步函数。 在异步函数中可以调用其他异步函数,但是凡事有始有终,第一个异步函数如何调用呢? 我们继续往下看

为何调用第一个异步函数

import trio async def async_double(x): return 2 * x trio.run(async_double, 3) # returns 6

这里我们可以使用trio.run来调用第一个异步函数。 接下来让我们看看trio的其他功能

异步中的等待

import trio async def double_sleep(x): await trio.sleep(2 * x) trio.run(double_sleep, 3) # does nothing for 6 seconds then returns

这里使用了异步等待函数 trio.sleep,它的功能和同步函数中的time.sleep()差不多,但是因为需要使用await调用,所以由前面的结论我们知道这是一个异步函数用的等待方法。 事实这个例子没有实际用处,我们用同步函数就可以实现这个简单的功能。这里主要是为了演示异步函数中通过await可以调用其他的异步函数。 异步函数调用的典型结构

trio.run -> [async function] -> ... -> [async function] -> trio.whatever

不要忘了写await

如果忘了写await会发生什么,我们看下面的这个例子

import time import trio async def broken_double_sleep(x): print("*yawn* Going to sleep") start_time = time.perf_counter() # 糟糕,我忘了写await trio.sleep(2 * x) sleep_time = time.perf_counter() - start_time print("Woke up after {:.2f} seconds, feeling well rested!".format(sleep_time)) trio.run(broken_double_sleep, 3)

运行之后发现

*yawn* Going to sleep Woke up after 0.00 seconds, feeling well rested! __main__:4: RuntimeWarning: coroutine 'sleep' was never awaited

报错了,错误类型是RuntimeWarning,后面是说协程sleep没有使用await。 我们打印下trio.sleep(3)看到如下内容<coroutine object sleep at 0x7f5ac77be6d0>,表示这是一个协程,也就是一个异步函数由前面的内容可知。 我们把上面的trio.sleep(2 * x)改为await trio.sleep(2 * x)即可。 记住如果运行时警告:coroutine 'RuntimeWarning: coroutine '...' was never awaited',也就意味这有个地方你没有写await。

运行多个异步函数

如果trio只是使用await trio.sleep这样毫无意义的例子就没有什么价值,所以下面我们来trio的其他功能,运行多个异步函数。

# tasks-intro.py import trio async def child1(): print(" child1: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print(" child1: exiting!") async def child2(): print(" child2: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print(" child2: exiting!") async def parent(): print("parent: started!") async with trio.open_nursery() as nursery: print("parent: spawning child1...") nursery.start_soon(child1) print("parent: spawning child2...") nursery.start_soon(child2) print("parent: waiting for children to finish...") # -- we exit the nursery block here -- print("parent: all done!") trio.run(parent)

内容比较多让我们一步一步分析,首先是定义了child1和child2两个异步函数,定义方法和我们上面说的差不多。

async def child1(): print("child1: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print("child1: exiting!") async def child2(): print("child2: started! sleeping now...") await trio.sleep(1) print("child2: exiting!")

接下来,我们将parent定义为一个异步函数,它将同时调用child1和child2

async def parent(): print("parent: started!") async with trio.open_nursery() as nursery: print("parent: spawning child1...") nursery.start_soon(child1) print("parent: spawning child2...") nursery.start_soon(child2) print("parent: waiting for children to finish...") # 到这里我们调用__aexit__,等待child1和child2运行完毕 print("parent: all done!")

它通过使用神秘的async with语句来创建“nursery”,然后将child1和child2通过nusery方法的start_soon添加到nursery中。

下面我们来说说async with,其实也很简单,我们知道再读文件时候我们使用with open()...去创建一个文件句柄,with里面牵扯到两个魔法函数 在代码块开始的时候调用__enter__()结束时再去调用__exit__()我们称open()为上下文管理器。async with someobj语句和with差不多只不过它调用的异步方法的魔法函数:__aenter__和__aexit__。我们称someobj为“异步上下文管理器”。

再回到上面的代码首先我们使用async with创建一个异步代码块 同时通过nursery.start_soon(child1)和nursery.start_soon(child2) 调用child1和child2函数开始运行然后立即返回,这两个异步函数留在后台继续运行。 然后等待child1和child2运行结束之后,结束async with代码块里的内容,打印最后的 "parent: all done!"。 让我们看看运行结果

parent: started! parent: spawning child1... parent: spawning child2... parent: waiting for children to finish... child2: started! sleeping now... child1: started! sleeping now... [... 1 second passes ...] child1: exiting! child2: exiting! parent: all done!

可以发现和我们上面分析的一样。看到这里,如果你熟悉线程的话,你会发现这个运作机制和多线程类似。但是这里并不是线程,这里的代码全部在一个线程里面的完成,为了区别线程我们称这里的child1和child2为两个任务,有了任务,我们只能在某些我们称之为“checkpoints”的指定地点进行切换。后面我们再深挖掘它。

trio里的跟踪器

我们知道上面的多个任务都是在一个线程中进行切换操作的,但是对于如何切换的我们并不了解,只有知道了这些我们才能更好的学好一个模块。 幸运的是,trio提供了一组用于检查和调试程序的工具。我们可以通过编写一个Tracer类,来实现trio.abc.Instrumen接口。代码如下

class Tracer(trio.abc.Instrument): def before_run(self): print("!!! run started") def _print_with_task(self, msg, task): # repr(task) is perhaps more useful than task.name in general, # but in context of a tutorial the extra noise is unhelpful. print("{}: {}".format(msg, task.name)) def task_spawned(self, task): self._print_with_task("### new task spawned", task) def task_scheduled(self, task): self._print_with_task("### task scheduled", task) def before_task_step(self, task): self._print_with_task(">>> about to run one step of task", task) def after_task_step(self, task): self._print_with_task("<<< task step finished", task) def task_exited(self, task): self._print_with_task("### task exited", task) def before_io_wait(self, timeout): if timeout: print("### waiting for I/O for up to {} seconds".format(timeout)) else: print("### doing a quick check for I/O") self._sleep_time = trio.current_time() def after_io_wait(self, timeout): duration = trio.current_time() - self._sleep_time print("### finished I/O check (took {} seconds)".format(duration)) def after_run(self): print("!!! run finished")

然后我们运行之前的示例但是这次我们传入的是一个Tracer对象。

trio.run(parent, instruments=[Tracer()])

然后我们会发现打印了一大堆东西下面我们一部分一部分分析。

!!! run started ### new task spawned: <init> ### task scheduled: <init> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 1.787799919839017e-05 seconds) >>> about to run one step of task: <init> ### new task spawned: __main__.parent ### task scheduled: __main__.parent ### new task spawned: <TrioToken.run_sync_soon task> ### task scheduled: <TrioToken.run_sync_soon task> <<< task step finished: <init> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 1.704399983282201e-05 seconds)

前面一大堆的信息我们不用去关心,我们看### new task spawned: __main__.parent,可知__main__.parent创建了一个任务。

一旦初始的管理工作完成,trio就开始运行parent函数,您可以看到parent函数创建了两个子任务。然后,它以块的形式到达异步的末尾,并暂停。

>>> about to run one step of task: __main__.parent parent: started! parent: spawning child1... ### new task spawned: __main__.child1 ### task scheduled: __main__.child1 parent: spawning child2... ### new task spawned: __main__.child2 ### task scheduled: __main__.child2 parent: waiting for children to finish... <<< task step finished: __main__.parent

然后到了trio.run(),记录了更多的内部运作过程。

>>> about to run one step of task: <call soon task> <<< task step finished: <call soon task> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 5.476875230669975e-06 seconds)

然后给这两个子任务一个运行的机会

>>> about to run one step of task: __main__.child2 child2 started! sleeping now... <<< task step finished: __main__.child2 >>> about to run one step of task: __main__.child1 child1: started! sleeping now... <<< task step finished: __main__.child1

每个任务都在运行,直到调用trio.sleep()然后突然我们又回到trio.run ()决定下一步要运行什么。这是怎么回事?秘密在于trio.run ()和trio.sleep ()一起实现的,trio.sleep()可以获得一些特殊的魔力,让它暂停整个调用堆栈,所以它会向trio.run ()发送一个通知,请求在1秒后再次被唤醒,然后暂停任务。任务暂停后,Python将控制权交还给trio.run (),由它决定下一步要做什么。 注意:在trio中不能使用asyncio.sleep()。 接下来它调用一个操作系统原语来使整个进程进入休眠状态

### waiting for I/O for up to 0.9997810370005027 seconds

1s休眠结束后

### finished I/O check (took 1.0006483688484877 seconds) ### task scheduled: __main__.child1 ### task scheduled: __main__.child2

还记得parent是如何的等待两个子任务结束的么,下面注意观察child1退出的时候 parent在干什么

>>> about to run one step of task: __main__.child1 child1: exiting! ### task scheduled: __main__.parent ### task exited: __main__.child1 <<< task step finished: __main__.child1 >>> about to run one step of task: __main__.child2 child2 exiting! ### task exited: __main__.child2 <<< task step finished: __main__.child2

然后先进行io操作,然后parent任务结束

### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 9.045004844665527e-06 seconds) >>> about to run one step of task: __main__.parent parent: all done! ### task scheduled: <init> ### task exited: __main__.parent <<< task step finished: __main__.parent

最后进行一些内部操作代码结束

### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 5.996786057949066e-06 seconds) >>> about to run one step of task: <init> ### task scheduled: <call soon task> ### task scheduled: <init> <<< task step finished: <init> ### doing a quick check for I/O ### finished I/O check (took 6.258022040128708e-06 seconds) >>> about to run one step of task: <call soon task> ### task exited: <call soon task> <<< task step finished: <call soon task> >>> about to run one step of task: <init> ### task exited: <init> <<< task step finished: <init> !!! run finished

ok,这一部分只要说了运作机制了解即可,当然记住更方便对trio的理解。 关于更多的trio的使用,敬请期待。。。

参考资料

https://trio.readthedocs.io/en/latest/tutorial.html#before-you-begin

转载于:https://www.cnblogs.com/c-x-a/p/10217463.html

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