任務和事件循環入門

5.1 Event Loop

現在簡單談談非同步的第二部分，總是從各方面冒出來的：事件循環 (Event Loop)、任務 (Task) 和 Future。

想像一下Event Loop是樂團的指揮，Task是音樂家，而Future是音樂家要演奏的樂譜。指揮 (Event Loop) 協調音樂家 (Task) 的工作，他們通過閱讀樂譜 (Future) 來演奏音樂 (非同步操作)。

事件循環 (Event Loop) 是Python中非同步程式設計的基礎。它負責執行非同步任務、管理事件和處理I/O。事件循環不斷檢查是否有新事件或任務，並在準備好時啟動它們。

主要功能

• run_forever(): 啟動事件循環並持續執行直到調用 stop()。
• run_until_complete(future): 啟動事件循環，並在指定的future對象或協程完成後結束。
• stop(): 停止事件循環。
• create_task(coroutine): 計劃執行協程作為任務。

使用示例：

import asyncio

async def hello():
    print("Hello, world!")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Hello again!")
            
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(hello())
loop.close()

在這個示例中，我們首先使用 get_event_loop() 方法來獲取當前 EventLoop 對象。

然後我們將協程 hello 添加到此 EventLoop 並請求它通過 run_until_complete() 方法執行。

在最後一步中，我們用 close() 方法關閉 EventLoop。

執行此代碼時，您將看到首先輸出 "Hello, world!"，然後程序將等待1秒，之後將輸出 "Hello again!"。這演示了Event Loop如何管理非同步函數的執行。

我們將在下一堂課中更詳細地討論這些操作。

5.2 Tasks

任務 (Tasks) 是對協程的包裝，允許管理其執行並跟踪其狀態。任務允許通過事件循環並行運行協程。

創建和管理任務

• asyncio.create_task(coroutine): 創建一個執行協程的任務。
• Task.result(): 返回已完成任務的結果，或者如果任務以錯誤結束則引發異常。
• Task.cancel(): 取消任務的執行。

使用示例：

import asyncio

async def say_hello():
    await asyncio.sleep(1)
    print("Hello")
            
async def main():
    task = asyncio.create_task(say_hello())
    await task
            
asyncio.run(main())

在這個示例中，我們將協程 say_hello() 包裝為 Task 對象。它也是一個非同步對象，所以要獲得結果，需要對其應用 await 操作符。

執行此代碼時，程序將等待1秒，然後輸出 "Hello"。這顯示了Task如何管理協程的執行，以及我們可以如何使用await等待其完成。

下一堂課將更詳細地講解 Task 的使用。

5.3 Futures

物件 Future 代表非同步操作的結果，將在未來可用。它們允許通過設定結果或異常來管理非同步操作的狀態。

主要方法：

• set_result(result): 設定 Future 的結果。
• set_exception(exception): 設定 Future 的異常。
• result(): 返回 Future 的結果，或者如果操作以錯誤結束則引發異常。
• exception(): 返回異常，如果有設置的話。

使用示例：

import asyncio

async def set_future(fut, value):
    await asyncio.sleep(1)
    fut.set_result(value)
            
async def main():
    loop = asyncio.get_running_loop()
    fut = loop.create_future()
    await set_future(fut, 'Hello, future!')
    print(fut.result())
            
asyncio.run(main())

在這個示例中，我們創建了一個Future，然後在一秒後設置其值，然後輸出結果。您將看到程序等待一秒，然後才輸出 'Hello, future!'。這演示了Future如何代表將在未來可用的結果。

與 Task 對象不同的是，Future 對象綁定到具體的 Event Loop，執行中的非同步函數可以向它寫入結果。雖然通常情況下，這個過程略有不同。

Future 對象最常與 Task 任務一起使用，提供更高級別的非同步操作管理。

現在在您了解了 Event Loop, Task 和 Future 之後，我們將對它們進行更深入的研究。