資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：并發(fā)的方式有多種，多線程，多進(jìn)程，異步等。多線程和多進(jìn)程之間的場景切換和通訊代價很高，不適合密集型的場景關(guān)于多線程和多進(jìn)程的特點已經(jīng)超出本文討論的范疇，有興趣的同學(xué)可以自行搜索深入理解。
編程中，我們經(jīng)常會遇到“并發(fā)”這個概念，目的是讓軟件能充分利用硬件資源，提高性能。并發(fā)的方式有多種，多線程，多進(jìn)程，異步IO等。多線程和多進(jìn)程更多應(yīng)用于CPU密集型的場景，比如科學(xué)計算的時間都耗費在CPU上，利用多核CPU來分擔(dān)計算任務(wù)。多線程和多進(jìn)程之間的場景切換和通訊代價很高，不適合IO密集型的場景（關(guān)于多線程和多進(jìn)程的特點已經(jīng)超出本文討論的范疇，有興趣的同學(xué)可以自行搜索深入理解）。而異步IO就是非常適合IO密集型的場景，比如網(wǎng)絡(luò)爬蟲和Web服務(wù)。
在計算機程序中，IO就是讀寫磁盤、讀寫網(wǎng)絡(luò)的操作，這種讀寫速度比讀寫內(nèi)存、CPU緩存慢得多，前者的耗時是后者的成千上萬倍甚至更多。這就導(dǎo)致，IO密集型的場景99%以上的時間都花費在IO等待的時間上。異步IO就是把CPU從漫長的等待中解放出來的方法。這就可以大大提高我們寫的軟件系統(tǒng)的并發(fā)性。這樣的軟件，可以是網(wǎng)絡(luò)爬蟲，也可以是Web服務(wù)等一切IO密集型的系統(tǒng)。
異步IO的優(yōu)勢顯而易見，各種語言都通過實現(xiàn)這個機制來提高自身的效率，Python也不例外。Python經(jīng)歷了2和3兩個大版本的躍遷。這其中也有對異步IO支持的變化歷程。
Python 2的異步IO庫Python 2 時代官方并沒有異步IO的支持，但是有幾個第三方庫通過事件或事件循環(huán)（Event Loop）實現(xiàn)了異步IO，它們是：
twisted: 是事件驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)庫
gevent: greenlet + libevent(后來是libev或libuv）。通過協(xié)程（greenlet）和事件循環(huán)庫（libev，libuv）實現(xiàn)的gevent使用很廣泛。
tornado: 支持異步IO的web框架。自己實現(xiàn)了IOLOOP。
Python 3 官方的異步IOPython 3.4 加入了asyncio 庫，使得Python有了支持異步IO的官方庫。這個庫，底層是事件循環(huán)（EventLoop），上層是協(xié)程和任務(wù)。asyncio自從3.4 版本加入到最新的 3.7版一直在改進(jìn)中。
Python 3.4 剛開始的asyncio的協(xié)程還是基于生成器的，通過 yield from 語法實現(xiàn)，可以通過裝飾器 @asyncio.coroutine （已過時）裝飾一個函數(shù)來定義一個協(xié)程。比如：
Python 3.5 引入了兩個新的關(guān)鍵字 await 和 async 用來替換 @asyncio.coroutine 和 yield from ，從語言本身來支持異步IO。從而使得異步編程更加簡潔，并和普通的生成器區(qū)別開來。
注意： 對基于生成器的協(xié)程的支持已棄用，并計劃在 Python 3.10 中移除。所以，寫異步IO程序時只需使用 async 和 await 即可。
Python 3.7 又進(jìn)行了優(yōu)化，把API分組為高層級API和低層級API。 我們先看看下面的代碼，發(fā)現(xiàn)與上面的有什么不同？
除了用 async 替換 @asyncio.coroutine 和用 await 替換 yield from 外，最大的變化就是關(guān)于eventloop的代碼不見了，只有一個 async.run()。這就是 3.7 的改進(jìn)，把eventloop相關(guān)的API歸入到低層級API，新引進(jìn)run()作為高層級API讓寫應(yīng)用程序的開發(fā)者調(diào)用，而不用再關(guān)心eventloop。除非你要寫異步庫（比如MySQL異步庫）才會和eventloop打交道。
需要注意的是， async.run() 是3.7版新增加的，處于暫定API狀態(tài)。 暫定API，是指被有意排除在標(biāo)準(zhǔn)庫的向后兼容性保證之外的應(yīng)用編程接口。雖然此類接口通常不會再有重大改變，但只要其被標(biāo)記為暫定，就可能在核心開發(fā)者確定有必要的情況下進(jìn)行向后不兼容的更改（甚至包括移除該接口）。此種更改并不會隨意進(jìn)行 — 僅在 API 被加入之前未考慮到的嚴(yán)重基礎(chǔ)性缺陷被發(fā)現(xiàn)時才可能會這樣做。即便是對暫定 API 來說，向后不兼容的更改也會被視為“最后的解決方案” —— 任何問題被確認(rèn)時都會盡可能先嘗試找到一種向后兼容的解決方案。這種處理過程允許標(biāo)準(zhǔn)庫持續(xù)不斷地演進(jìn)，不至于被有問題的長期性設(shè)計缺陷所困。
從上面關(guān)于 asyncio 的發(fā)展來看它一直在變化，3.4，3.5，3.6， 3.7 都有很多細(xì)節(jié)上的變化。當(dāng)我看到3.7的run()函數(shù)時，也發(fā)現(xiàn)一年前基于3.6的asnycio寫的爬蟲不那么優(yōu)雅了。
這種變化，一方面改善了asyncio本身的性能和使用方便程度，但另一方面也增加了我們使用者的學(xué)習(xí)成本、Python升級帶來的改造的成本。如果你以消極的態(tài)度抵制這種變化，可以去學(xué)習(xí)golang，C++來實現(xiàn)你的程序；如果你以積極的態(tài)度迎接這種變化，可以更快的掌握這種變化，并優(yōu)雅 高效的實現(xiàn)你的程序。
只要你喜歡用Python寫程序解決問題，那么就接受并掌握這種變化吧。其實，那種語言不在變，那種技術(shù)不在前進(jìn)。作為程序員，你只有不斷地學(xué)習(xí)和前進(jìn)。
uvloopuvloop是用Cython寫的，基于libuv這個C語言實現(xiàn)的高性能異步I/O庫。asyncio自己的事件循環(huán)是用Python寫的，用uvloop替換asyncio自己的事件循環(huán)可以是asyncio的速度更快。并且使用相當(dāng)簡潔：
大家在學(xué)python的時候肯定會遇到很多難題，以及對于新技術(shù)的追求，這里推薦一下我們的Python學(xué)習(xí)扣qun：784758214，這里是python學(xué)習(xí)者聚集地！！同時，自己是一名高級python開發(fā)工程師，從基礎(chǔ)的python腳本到web開發(fā)、爬蟲、django、數(shù)據(jù)挖掘等，零基礎(chǔ)到項目實戰(zhàn)的資料都有整理。送給每一位python的小伙伴！每日分享一些學(xué)習(xí)的方法和需要注意的小細(xì)節(jié)
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