摘要：并發(fā)用于制定方案，用來解決可能但未必并行的問題。在協(xié)程中使用需要注意兩點(diǎn)使用鏈接的多個(gè)協(xié)程最終必須由不是協(xié)程的調(diào)用方驅(qū)動，調(diào)用方顯式或隱式在最外層委派生成器上調(diào)用函數(shù)或方法。對象可以取消取消后會在協(xié)程當(dāng)前暫停的處拋出異常。

導(dǎo)語：本文章記錄了本人在學(xué)習(xí)Python基礎(chǔ)之控制流程篇的重點(diǎn)知識及個(gè)人心得，打算入門Python的朋友們可以來一起學(xué)習(xí)并交流。

本文重點(diǎn)：

1、了解asyncio包的功能和使用方法；
2、了解如何避免阻塞型調(diào)用；
3、學(xué)會使用協(xié)程避免回調(diào)地獄。

并發(fā)：一次處理多件事。
并行：一次做多件事。
并發(fā)用于制定方案，用來解決可能（但未必）并行的問題。并發(fā)更好。

了解asyncio的4個(gè)特點(diǎn)：

asyncio包使用事件循環(huán)驅(qū)動的協(xié)程實(shí)現(xiàn)并發(fā)。

適合asyncio API的協(xié)程在定義體中必須使用yield from，而不能使用yield。

使用asyncio處理的協(xié)程，需在定義體上使用@asyncio.coroutine裝飾。裝飾的功能在于凸顯協(xié)程，同時(shí)當(dāng)協(xié)程不產(chǎn)出值，協(xié)程會被垃圾回收。

Python3.4起，asyncio包只直接支持TCP和UDP協(xié)議。如果想使用asyncio實(shí)現(xiàn)HTTP客戶端和服務(wù)器時(shí)，常使用aiohttp包。

在協(xié)程中使用yield from需要注意兩點(diǎn)：

使用yield froml鏈接的多個(gè)協(xié)程最終必須由不是協(xié)程的調(diào)用方驅(qū)動，調(diào)用方顯式或隱式在最外層委派生成器上調(diào)用next()函數(shù)或 .send()方法。

鏈條中最內(nèi)層的子生成器必須是簡單的生成器（只使用yield）或可迭代的對象。

但在asyncio包的API中使用yield from還需注意兩個(gè)細(xì)節(jié)：

asyncio包中編寫的協(xié)程鏈條始終通過把最外層委派生成器傳給asyncio包API中的某個(gè)函數(shù)驅(qū)動，例如loop.run_until_complete()。即不通過調(diào)用next()函數(shù)或 .send()方法驅(qū)動協(xié)程。

編寫的協(xié)程鏈條最終通過yield from把職責(zé)委托給asyncio包中的某個(gè)協(xié)程函數(shù)或協(xié)程方法。即最內(nèi)層的子生成器是庫中真正執(zhí)行I/O操作的函數(shù)，而不是我們自己編寫的函數(shù)。

實(shí)例——通過asyncio包和協(xié)程以動畫形式顯示文本式旋轉(zhuǎn)指針：

import asyncio
import itertools
import sys

@asyncio.coroutine  # 交給 asyncio 處理的協(xié)程要使用 @asyncio.coroutine 裝飾
def spin(msg):
    for char in itertools.cycle("|/-"):
        status = char + " " + msg
        print(status)
        try:
            yield from asyncio.sleep(.1)  # 使用 yield from asyncio.sleep(.1) 代替 time.sleep(.1)，這樣的休眠不會阻塞事件循環(huán)。
        except asyncio.CancelledError:  # 如果 spin 函數(shù)蘇醒后拋出 asyncio.CancelledError 異常，其原因是發(fā)出了取消請求，因此退出循環(huán)。
            break

@asyncio.coroutine
def slow_function():  # slow_function 函數(shù)是協(xié)程，在用休眠假裝進(jìn)行 I/O 操作時(shí)，使用 yield from 繼續(xù)執(zhí)行事件循環(huán)。
    # 假裝等待I/O一段時(shí)間
    yield from asyncio.sleep(3)  # yield from asyncio.sleep(3) 表達(dá)式把控制權(quán)交給主循環(huán)，在休眠結(jié)束后恢復(fù)這個(gè)協(xié)程。
    return 42

@asyncio.coroutine
def supervisor():  # supervisor 函數(shù)也是協(xié)程
    spinner = asyncio.async(spin("thinking!"))  # asyncio.async(...) 函數(shù)排定 spin 協(xié)程的運(yùn)行時(shí)間，使用一個(gè) Task 對象包裝spin 協(xié)程，并立即返回。
    print("spinner object:", spinner)
    result = yield from slow_function()  # 驅(qū)動 slow_function() 函數(shù)。結(jié)束后，獲取返回值。
# 同時(shí)，事件循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行，因?yàn)閟low_function 函數(shù)最后使用 yield from asyncio.sleep(3) 表達(dá)式把控制權(quán)交回給了主循環(huán)。
    spinner.cancel()  # Task 對象可以取消；取消后會在協(xié)程當(dāng)前暫停的 yield 處拋出 asyncio.CancelledError 異常。協(xié)程可以捕獲這個(gè)異常，也可以延遲取消，甚至拒絕取消。
    return result

if __name__ == "__main__":
    loop = asyncio.get_event_loop()  # 獲取事件循環(huán)的引用
    result = loop.run_until_complete(supervisor())  # 驅(qū)動 supervisor 協(xié)程，讓它運(yùn)行完畢；這個(gè)協(xié)程的返回值是這次調(diào)用的返回值。
    loop.close()
    print("Answer:", result)

線程：調(diào)度程序在任何時(shí)候都能中斷線程。必須記住保留鎖。去保護(hù)程序中的重要部分，防止多步操作在執(zhí)行的過程中中斷，防止數(shù)據(jù)處于無效狀態(tài)。
協(xié)程：默認(rèn)會做好全方位保護(hù)，以防止中斷。對協(xié)程來說無需保留鎖，在多個(gè)線程之間同步操作，協(xié)程自身就會同步，因?yàn)樵谌我鈺r(shí)刻只有一個(gè)協(xié)程運(yùn)行。

在asyncio包中，期物和協(xié)程關(guān)系緊密，因?yàn)榭梢允褂脃ield from從asyncio.Future對象中產(chǎn)出結(jié)果。這意味著，如果foo是協(xié)程函數(shù)，抑或是返回Future或Task實(shí)例的普通函數(shù)，那么可以這樣寫：res=yield from foo()。這是asyncio包中很多地方可以互換協(xié)程與期物的原因之一。

在多帶帶的線程中運(yùn)行各個(gè)阻塞型操作。

把每個(gè)阻塞型操作轉(zhuǎn)換成非阻塞的異步調(diào)用。

使用多線程處理大量連接時(shí)將耗費(fèi)過多的內(nèi)存，故此通常使用回調(diào)來實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用。

使用loop.run_in_executor把阻塞的作業(yè)（例如保存文件）委托給線程池做。

@asyncio.coroutine
def download_one(cc, base_url, semaphore, verbose):
    try:
        with (yield from semaphore):
            image = yield from get_flag(base_url, cc)
    except web.HTTPNotFound:
        status = HTTPStatus.not_found
        msg = "not found"
    except Exception as exc:
        raise FetchError(cc) from exc
    else:
        loop = asyncio.get_event_loop()  # 獲取事件循環(huán)對象的引用
        loop.run_in_executor(None,  # None 使用默認(rèn)的 TrreadPoolExecutor 實(shí)例
                save_flag, image, cc.lower() + ".gif")  # 傳入可調(diào)用對象
        status = HTTPStatus.ok
        msg = "OK"

    if verbose and msg:
        print(cc, msg)

    return Result(status, cc)

asyncio 的事件循環(huán)背后維護(hù)一個(gè) ThreadPoolExecutor 對象，我們可以調(diào)用 run_in_executor 方法， 把可調(diào)用的對象發(fā)給它執(zhí)行。

回調(diào)地獄：如果一個(gè)操作需要依賴之前操作的結(jié)果，那就得嵌套回調(diào)。
Python 中的回調(diào)地獄：

def stage1(response1):
    request2 = step1(response1)
    api_call2(request2, stage2)

def stage2(response2):
    request3 = step2(response2)
    api_call3(request3, stage3)

def stage3(response3):
    step3(response3)

api_call1(request1, step1)

使用 協(xié)程 和 yield from 結(jié)構(gòu)做異步編程，無需用回調(diào)：

@asyncio.coroutine
def three_stages(request1):
    response1 = yield from api_call1()
    request2 = step1(response1)
    response2 = yield from api_call2(request2)
    request3 = step2(response2)
    response3 = yield from api_call3(request3)
    step3(response3)

loop.create_task(three_stages(request1))
# 協(xié)程不能直接調(diào)用，必須用事件循環(huán)顯示指定協(xié)程的執(zhí)行時(shí)間，或者在其他排定了執(zhí)行時(shí)間的協(xié)程中使用 yield from 表達(dá)式把它激活

使用asyncio包能實(shí)現(xiàn)TCP和HTTP服務(wù)器

Web服務(wù)將成為asyncio包的重要使用場景。