Python怎么同時(shí)運(yùn)行多個(gè)協(xié)程

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正文

asyncio 的一個(gè)好處是我們可以同時(shí)運(yùn)行許多協(xié)程。這些協(xié)同程序可以在一個(gè)組中創(chuàng)建并存儲(chǔ)，然后同時(shí)一起執(zhí)行。這可以使用 asyncio.gather() 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

讓我們仔細(xì)看看。

1. 什么是 Asyncio gather()

asyncio.gather() 模塊函數(shù)允許調(diào)用者將多個(gè)可等待對(duì)象組合在一起。分組后，可等待對(duì)象可以并發(fā)執(zhí)行、等待和取消。

它是一個(gè)有用的實(shí)用函數(shù)，可用于分組和執(zhí)行多個(gè)協(xié)程或多個(gè)任務(wù)。

...
# run a collection of awaitables
results = await asyncio.gather(coro1(), asyncio.create_task(coro2()))

在我們可能預(yù)先創(chuàng)建許多任務(wù)或協(xié)程然后希望一次執(zhí)行它們并等待它們?nèi)客瓿珊笤倮^續(xù)的情況下，我們可以使用 asyncio.gather() 函數(shù)。

這是一種可能的情況，其中需要許多類似任務(wù)的結(jié)果，例如具有不同數(shù)據(jù)的相同任務(wù)或協(xié)程。

可等待對(duì)象可以并發(fā)執(zhí)行，返回結(jié)果，并且主程序可以通過使用它所依賴的結(jié)果來恢復(fù)。

gather() 函數(shù)比簡(jiǎn)單地等待任務(wù)完成更強(qiáng)大。它允許將一組可等待對(duì)象視為單個(gè)可等待對(duì)象。

• 通過 await 表達(dá)式執(zhí)行并等待組中的所有可等待對(duì)象完成。

• 從所有分組的等待對(duì)象中獲取結(jié)果，稍后通過 result() 方法檢索。

• 要通過 cancel() 方法取消的一組等待對(duì)象。

• 通過 done() 方法檢查組中的所有可等待對(duì)象是否已完成。

• 僅當(dāng)組中的所有任務(wù)完成時(shí)才執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。

2. 如何使用 Asyncio gather()

在本節(jié)中，我們將仔細(xì)研究如何使用 asyncio.gather() 函數(shù)。

asyncio.gather() 函數(shù)將一個(gè)或多個(gè)可等待對(duì)象作為參數(shù)?；叵胍幌?，可等待對(duì)象可能是協(xié)程、Future 或 Task。

因此，我們可以調(diào)用 gather() 函數(shù)：

• 多項(xiàng)任務(wù)

• 多個(gè)協(xié)程

• 任務(wù)和協(xié)程的混合

...
# execute multiple coroutines
asyncio.gather(coro1(), coro2())

如果 Task 對(duì)象被提供給 gather()，它們將已經(jīng)在運(yùn)行，因?yàn)?Tasks 被安排為創(chuàng)建的一部分。asyncio.gather() 函數(shù)將可等待對(duì)象作為位置參數(shù)。

我們不能創(chuàng)建可等待對(duì)象的列表或集合并將其提供給收集，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。

...
# cannot provide a list of awaitables directly
asyncio.gather([coro1(), coro2()])

如果首先使用星號(hào)運(yùn)算符 (*) 將其解壓縮到單獨(dú)的表達(dá)式中，則可以提供等待列表。

...
# gather with an unpacked list of awaitables
asyncio.gather(*[coro1(), coro2()])

如果協(xié)程提供給 gather()，它們會(huì)自動(dòng)包裝在 Task 對(duì)象中。gather() 函數(shù)不會(huì)阻塞。

相反，它返回一個(gè)代表可等待對(duì)象組的 asyncio.Future 對(duì)象。

...
# get a future that represents multiple awaitables
group = asyncio.gather(coro1(), coro2())

一旦創(chuàng)建了 Future 對(duì)象，它就會(huì)在事件循環(huán)中自動(dòng)調(diào)度。awaitable 代表組，組中的所有 awaitable 都會(huì)盡快執(zhí)行。這意味著如果調(diào)用者什么都不做，那么預(yù)定的可等待對(duì)象組將運(yùn)行（假設(shè)調(diào)用者掛起）。

這也意味著您不必等待從 gather() 返回的 Future。

...
# get a future that represents multiple awaitables
group = asyncio.gather(coro1(), coro2())
# suspend and wait a while, the group may be executing..
await asyncio.sleep(10)

可以等待返回的 Future 對(duì)象，它將等待組中的所有可等待對(duì)象完成。

...
# run the group of awaitables
await group

等待從 gather() 返回的 Future 將返回可等待對(duì)象的返回值列表。

如果可等待對(duì)象沒有返回值，則此列表將包含默認(rèn)的“無”返回值。

...
# run the group of awaitables and get return values
results = await group

這通常在一行中執(zhí)行。

...
# run tasks and get results on one line
results = await asyncio.gather(coro1(), coro2())

3. 列表中多個(gè)協(xié)程的 gather() 示例

預(yù)先創(chuàng)建多個(gè)協(xié)程然后再收集它們是很常見的。這允許程序準(zhǔn)備要并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)，然后立即觸發(fā)它們的并發(fā)執(zhí)行并等待它們完成。

我們可以手動(dòng)或使用列表理解將許多協(xié)程收集到一個(gè)列表中。

...
# create many coroutines
coros = [task_coro(i) for i in range(10)]

然后我們可以用列表中的所有協(xié)程調(diào)用 gather()。協(xié)程列表不能直接提供給 gather() 函數(shù)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。相反，gather() 函數(shù)要求將每個(gè)可等待對(duì)象作為單獨(dú)的位置參數(shù)提供。

這可以通過將列表展開為單獨(dú)的表達(dá)式并將它們傳遞給 gather() 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。星號(hào)運(yùn)算符 (*) 將為我們執(zhí)行此操作。

...
# run the tasks
await asyncio.gather(*coros)

將它們結(jié)合在一起，下面列出了使用 gather() 運(yùn)行預(yù)先準(zhǔn)備好的協(xié)程列表的完整示例。

# SuperFastPython.com
# example of gather for many coroutines in a list
import asyncio
# coroutine used for a task
async def task_coro(value):
    # report a message
    print(f'>task {value} executing')
    # sleep for a moment
    await asyncio.sleep(1)
# coroutine used for the entry point
async def main():
    # report a message
    print('main starting')
    # create many coroutines
    coros = [task_coro(i) for i in range(10)]
    # run the tasks
    await asyncio.gather(*coros)
    # report a message
    print('main done')
# start the asyncio program
asyncio.run(main())

運(yùn)行該示例會(huì)執(zhí)行 main() 協(xié)程作為程序的入口點(diǎn)。main() 協(xié)程然后使用列表理解創(chuàng)建一個(gè)包含 10 個(gè)協(xié)程對(duì)象的列表。然后將此列表提供給 gather() 函數(shù)，并使用星號(hào)運(yùn)算符將其解壓縮為 10 個(gè)單獨(dú)的表達(dá)式。

然后 main() 協(xié)程等待從調(diào)用 gather() 返回的 Future 對(duì)象，暫停并等待所有調(diào)度的協(xié)程完成它們的執(zhí)行。協(xié)程會(huì)盡快運(yùn)行，報(bào)告它們獨(dú)特的消息并在終止前休眠。

只有在組中的所有協(xié)程都完成后，main() 協(xié)程才會(huì)恢復(fù)并報(bào)告其最終消息。這突出了我們?nèi)绾螠?zhǔn)備協(xié)程集合并將它們作為單獨(dú)的表達(dá)式提供給 gather() 函數(shù)。

main starting
>task 0 executing
>task 1 executing
>task 2 executing
>task 3 executing
>task 4 executing
>task 5 executing
>task 6 executing
>task 7 executing
>task 8 executing
>task 9 executing
main done

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