Wie erreicht asyncio asynchrone Programmierung in Python?

So funktioniert Asyncio

Asynchrone Programmierung ermöglicht es einem Programm, weiterzulaufen, ohne auf den Abschluss von Eingabe- oder Ausgabevorgängen (I/O) warten zu müssen, wodurch Leistung und Reaktionsfähigkeit verbessert werden. Eine beliebte Python-Bibliothek, die asynchrone Programmierung implementiert, ist Asyncio.

Grundlagen

Bevor wir uns mit der Funktionsweise von Asyncio befassen, betrachten wir einige grundlegende Konzepte:

• Generatoren: Generatoren sind Python-Objekte, die Werte liefern, sodass ihre Ausführung angehalten werden kann und fortgesetzt.
• Coroutinen: Coroutinen sind asynchrone Generatoren, die mit dem Schlüsselwort async def erstellt wurden. Sie unterbrechen die Ausführung und setzen sie mit dem Schlüsselwort await fort.

Asyncio-Architektur

Im Kern umfasst Asyncio drei Schlüsselkomponenten:

• Aufgaben: Diese kapseln Coroutinen und kommunizieren mit sie.
• Futures: Diese enthalten die Ergebnisse oder Ausnahmen asynchroner Vorgänge und benachrichtigen Aufgaben, wenn sie verfügbar werden.
• Ereignisschleife: Dies plant und führt Aufgaben aus, wodurch die asynchrone Ausführung vorangetrieben wird.

E/A Implementierung

Asynchrone E/A in Asyncio wird durch eine Ereignisschleife und die Funktion select() erreicht. Select überwacht Sockets auf Datenverfügbarkeit oder Schreibbereitschaft.

1. Wenn ein E/A-Vorgang ausgeführt wird, wertet Asyncio aus, ob Daten sofort verarbeitet werden können.
2. Wenn der Socket weitere Maßnahmen erfordert , asyncio registriert es mit select() und erstellt eine Zukunft dafür.
3. Aufgaben, die auf diese Zukunft warten, werden angehalten Ausführung.
4. Die Ereignisschleife ruft select() auf, das auf Socket-Ereignisse wartet.
5. Wenn ein Ereignis auftritt, wird die entsprechende Zukunft auf erledigt gesetzt, was die Verfügbarkeit von Daten anzeigt.
6. Die zugehörige Aufgabe wacht auf und setzt die Coroutine fort, die dann Daten liest oder schreibt.

Je größer Bild

Asynchrone Programmierung mit Asyncio ermöglicht es der Ereignisschleife, E/A-Vorgänge abzuwickeln, während andere Aufgaben gleichzeitig weiter ausgeführt werden. Dies führt zu einem reaktionsschnellen und effizienten Programm, das die verfügbaren Ressourcen optimal nutzt, insbesondere bei Anwendungen mit zahlreichen I/O-Vorgängen oder lang laufenden Aufgaben.

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