python asyncio异步http(并行编程 30)

前言：python由于GIL（全局锁）的存在，不能发挥多核的优势，其性能一直饱受诟病。然而在IO密集型的网络编程里，异步处理比同步处理能提升成百上千倍的效率，弥补了python性能方面的短板，如最新的微服务框架japronto，resquests per second可达百万级。

python还有一个优势是库（第三方库）极为丰富，运用十分方便。asyncio是python3.4版本引入到标准库，python2x没有加这个库，毕竟python3x才是未来啊，哈哈！python3.5又加入了async/await特性。

在学习asyncio之前，我们先来理清楚同步/异步的概念：

·同步是指完成事务的逻辑，先执行第一个事务，如果阻塞了，会一直等待，直到这个事务完成，再执行第二个事务，顺序执行。。。

****·异步是和同步相对的，异步是指在处理调用这个事务的之后，不会等待这个事务的处理结果，直接处理第二个事务去了，通过状态、通知、回调来通知调用者处理结果。

一、asyncio

下面通过举例来对比同步代码和异步代码编写方面的差异，其次看下两者性能上的差距，我们使用sleep(1)模拟耗时1秒的io操作。

****·******同步代码**：

[图片上传失败...(image-ba88fc-1564293454560)] ](javascript:void(0); "复制代码")

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">import time def hello(): time.sleep(1) def run(): for i in range(5): hello() print('Hello World:%s' % time.time()) # 任何伟大的代码都是从Hello World 开始的！ if name == 'main': run() </pre>

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输出：（间隔约是1s）

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">Hello World:1527595175.4728756 Hello World:1527595176.473001 Hello World:1527595177.473494 Hello World:1527595178.4739306 Hello World:1527595179.474482</pre>

****·******异步代码**：

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">import time import asyncio # 定义异步函数 async def hello(): asyncio.sleep(1) print('Hello World:%s' % time.time()) def run(): for i in range(5): loop.run_until_complete(hello())

loop = asyncio.get_event_loop() if name =='main': run() </pre>

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输出：

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">Hello World:1527595104.8338501 Hello World:1527595104.8338501 Hello World:1527595104.8338501 Hello World:1527595104.8338501 Hello World:1527595104.8338501</pre>

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; color: rgb(51, 51, 51); font-size: 14px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">async def 用来定义异步函数，其内部有异步操作。每个线程有一个事件循环，主线程调用asyncio.get_event_loop()时会创建事件循环，你需要把异步的任务丢给这个循环的run_until_complete()方法，事件循环会安排协同程序的执行。</pre>

二、aiohttp

如果需要并发http请求怎么办呢，通常是用requests，但requests是同步的库，如果想异步的话需要引入aiohttp。这里引入一个类，from aiohttp import ClientSession，首先要建立一个session对象，然后用session对象去打开网页。session可以进行多项操作，比如post, get, put, head等。

基本用法：

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">async with ClientSession() as session: async with session.get(url) as response:</pre>

aiohttp异步实现的例子：

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">import asyncio from aiohttp import ClientSession

tasks = [] url = "https://www.baidu.com/{}" async def hello(url): async with ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: response = await response.read() print(response) if name == 'main': loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(hello(url))</pre>

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首先async def 关键字定义了这是个异步函数，await 关键字加在需要等待的操作前面，response.read()等待request响应，是个耗IO操作。然后使用ClientSession类发起http请求。

多链接异步访问

如果我们需要请求多个URL该怎么办呢，同步的做法访问多个URL只需要加个for循环就可以了。但异步的实现方式并没那么容易，在之前的基础上需要将hello()****包装在asyncio的Future对象中，然后将Future对象列表作为任务传递给事件循环。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">import time import asyncio from aiohttp import ClientSession

tasks = [] url = "https://www.baidu.com/{}" async def hello(url): async with ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: response = await response.read() # print(response) print('Hello World:%s' % time.time()) def run(): for i in range(5): task = asyncio.ensure_future(hello(url.format(i))) tasks.append(task) if name == 'main': loop = asyncio.get_event_loop() run() loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks)) </pre>

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输出：

<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">Hello World:1527754874.8915546 Hello World:1527754874.899039 Hello World:1527754874.90004 Hello World:1527754874.9095392 Hello World:1527754874.9190395</pre>

收集http响应

好了，上面介绍了访问不同链接的异步实现方式，但是我们只是发出了请求，如果要把响应一一收集到一个列表中，最后保存到本地或者打印出来要怎么实现呢，可通过asyncio.gather(tasks)将响应全部收集起来*，具体通过下面实例来演示。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">import time import asyncio from aiohttp import ClientSession

tasks = [] url = "https://www.baidu.com/{}" async def hello(url): async with ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: # print(response) print('Hello World:%s' % time.time()) return await response.read() def run(): for i in range(5): task = asyncio.ensure_future(hello(url.format(i))) tasks.append(task) result = loop.run_until_complete(asyncio.gather(*tasks)) print(result) if name == 'main': loop = asyncio.get_event_loop() run() </pre>

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输出：

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">Hello World:1527765369.0785167 Hello World:1527765369.0845182 Hello World:1527765369.0910277 Hello World:1527765369.0920424 Hello World:1527765369.097017 [b'<!DOCTYPE html>\r\n\r\n<html>\r\n<head>\r\n......</pre>

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异常解决

假如你的并发达到2000个，程序会报错：ValueError: too many file descriptors in select()。报错的原因字面上看是 Python 调取的 select 对打开的文件有最大数量的限制，这个其实是操作系统的限制，linux打开文件的最大数默认是1024，windows默认是509，超过了这个值，程序就开始报错。这里我们有三种方法解决这个问题：

1.限制并发数量。（一次不要塞那么多任务，或者限制最大并发数量）

2.使用回调的方式。

3.修改操作系统打开文件数的最大限制，在系统里有个配置文件可以修改默认值，具体步骤不再说明了。

不修改系统默认配置的话，个人推荐限制并发数的方法，设置并发数为500，处理速度更快。

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<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">#coding:utf-8 import time,asyncio,aiohttp

url = 'https://www.baidu.com/' async def hello(url,semaphore): async with semaphore: async with aiohttp.ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: return await response.read()

async def run(): semaphore = asyncio.Semaphore(500) # 限制并发量为500 to_get = [hello(url.format(),semaphore) for _ in range(1000)] #总共1000任务 await asyncio.wait(to_get) if name == 'main': # now=lambda :time.time() loop = asyncio.get_event_loop() loop.run_until_complete(run()) loop.close()</pre>

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