Python怎么同時運行多個協程

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正文

asyncio 的一個好處是我們可以同時運行許多協程。這些協同程序可以在一個組中創建并存儲，然后同時一起執行。這可以使用 asyncio.gather() 函數來實現。

讓我們仔細看看。

1. 什么是 Asyncio gather()

asyncio.gather() 模塊函數允許調用者將多個可等待對象組合在一起。分組后，可等待對象可以并發執行、等待和取消。

它是一個有用的實用函數，可用于分組和執行多個協程或多個任務。

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

在我們可能預先創建許多任務或協程然后希望一次執行它們并等待它們全部完成后再繼續的情況下，我們可以使用 asyncio.gather() 函數。

這是一種可能的情況，其中需要許多類似任務的結果，例如具有不同數據的相同任務或協程。

可等待對象可以并發執行，返回結果，并且主程序可以通過使用它所依賴的結果來恢復。

gather() 函數比簡單地等待任務完成更強大。它允許將一組可等待對象視為單個可等待對象。

• 通過 await 表達式執行并等待組中的所有可等待對象完成。

• 從所有分組的等待對象中獲取結果，稍后通過 result() 方法檢索。

• 要通過 cancel() 方法取消的一組等待對象。

• 通過 done() 方法檢查組中的所有可等待對象是否已完成。

• 僅當組中的所有任務完成時才執行回調函數。

2. 如何使用 Asyncio gather()

在本節中，我們將仔細研究如何使用 asyncio.gather() 函數。

asyncio.gather() 函數將一個或多個可等待對象作為參數。回想一下，可等待對象可能是協程、Future 或 Task。

因此，我們可以調用 gather() 函數：

• 多項任務

• 多個協程

• 任務和協程的混合

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

如果 Task 對象被提供給 gather()，它們將已經在運行，因為 Tasks 被安排為創建的一部分。asyncio.gather() 函數將可等待對象作為位置參數。

我們不能創建可等待對象的列表或集合并將其提供給收集，因為這會導致錯誤。

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

如果首先使用星號運算符 (*) 將其解壓縮到單獨的表達式中，則可以提供等待列表。

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

如果協程提供給 gather()，它們會自動包裝在 Task 對象中。gather() 函數不會阻塞。

相反，它返回一個代表可等待對象組的 asyncio.Future 對象。

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

一旦創建了 Future 對象，它就會在事件循環中自動調度。awaitable 代表組，組中的所有 awaitable 都會盡快執行。這意味著如果調用者什么都不做，那么預定的可等待對象組將運行（假設調用者掛起）。

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 對象，它將等待組中的所有可等待對象完成。

...
# run the group of awaitables
await group

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

如果可等待對象沒有返回值，則此列表將包含默認的“無”返回值。

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

這通常在一行中執行。

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

3. 列表中多個協程的 gather() 示例

預先創建多個協程然后再收集它們是很常見的。這允許程序準備要并發執行的任務，然后立即觸發它們的并發執行并等待它們完成。

我們可以手動或使用列表理解將許多協程收集到一個列表中。

...
# 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程調用 gather()。協程列表不能直接提供給 gather() 函數，因為這會導致錯誤。相反，gather() 函數要求將每個可等待對象作為單獨的位置參數提供。

這可以通過將列表展開為單獨的表達式并將它們傳遞給 gather() 函數來實現。星號運算符 (*) 將為我們執行此操作。

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

將它們結合在一起，下面列出了使用 gather() 運行預先準備好的協程列表的完整示例。

# 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())

運行該示例會執行 main() 協程作為程序的入口點。main() 協程然后使用列表理解創建一個包含 10 個協程對象的列表。然后將此列表提供給 gather() 函數，并使用星號運算符將其解壓縮為 10 個單獨的表達式。

然后 main() 協程等待從調用 gather() 返回的 Future 對象，暫停并等待所有調度的協程完成它們的執行。協程會盡快運行，報告它們獨特的消息并在終止前休眠。

只有在組中的所有協程都完成后，main() 協程才會恢復并報告其最終消息。這突出了我們如何準備協程集合并將它們作為單獨的表達式提供給 gather() 函數。

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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