Python

异步IO(协程)应用

Posted by FanHao on 2023-11-18

应用场景

redis、Nginx、node.js、Tornado、Twisted这些使用IO多路复用技术的中间件或者框架：异步逻辑非常适合处理有Network IO且高并发的socket连接场景，因为这些场景往往需要等待IO。

应用举例

利用Redis实现动态添加任务
redis是一个具备极高性能的键值对非关系数据库。
并发任务，通常是用生成消费模型，对队列的处理可以使用类似master-worker的方式，master主要用户获取队列的msg，worker用户处理消息。

为了简单起见，并且协程更适合单线程的方式，我们的主线程用来监听队列，子线程用于处理队列。这里使用redis的队列。主线程中有一个是无限循环，用户消费队列。
①下载redis数据库zip版本
②解压缩，打开cmd进入redis目录
③输入如下命令，启用redis服务

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.\redis-server.exe redis.windows.conf

④打开cmd，进入redis目录输入如下命令打开redis-cli
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.\redis-cli.exe

⑤输入如下命令lpush
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127.0.0.1:6379> lpush queue 5
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush queue 3
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush queue 1

运行代码示例：
loop_thread：单独的线程，运行着一个事件对象容器，用于实时接收新任务。consumer_thread：单独的线程，实时接收来自Redis的消息队列，并实时往事件对象容器中添加新任务。
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import asyncio
import time
import redis
from threading import Thread
from queue import Queue


def start_loop(loop):
    # 一个永远在后台运行的循环时间
    asyncio.set_event_loop(loop)
    loop.run_forever()


async def do_sleep(n, q):
    await asyncio.sleep(n)
    q.put("ok")


def get_redis():
    conn_pool = redis.ConnectionPool(host='127.0.0.1', db=0)
    return redis.Redis(connection_pool=conn_pool)


def consumer(con, q, loop):
    # con:redis连接，q:队列对象
    while True:
        task = con.rpop("queue")
        if not task:
            time.sleep(1)
            continue
        asyncio.run_coroutine_threadsafe(do_sleep(int(task), q), loop)


if __name__ == "__main__":
    print(time.ctime())
    new_loop = asyncio.get_event_loop()
    # 定义线程，运行事件循环对象，用于实时接收新任务
    loop_thread = Thread(target=start_loop, args=(new_loop,))
    loop_thread.setDaemon(True)
    loop_thread.start()
    # 创建redis连接
    rcon = get_redis()
    queue = Queue()
    # 子线程：用于消费队列消息，并实时往事件对象容器添加新任务
    consumer_thread = Thread(target=consumer, args=(rcon, queue, new_loop))
    consumer_thread.setDaemon(True)
    consumer_thread.start()


    while True:
        msg = queue.get()
        print("协程运行完成..")
        print("当前时间：", time.ctime())

输出结果如下：
Mon Mar 6 16:43:26 2023
协程运行完成..
当前时间： Mon Mar 6 16:43:27 2023
协程运行完成..
当前时间： Mon Mar 6 16:43:29 2023
协程运行完成..
当前时间： Mon Mar 6 16:43:31 2023
向Redis分别发起了5s，3s，1s的任务。 从结果来看，这三个任务，确实是并发执行的，1s的任务最先结束，三个任务完成总耗时5s

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