python协程异步读取数据库

1. python2.7怎么实现异步

改进之前
之前，我的查询步骤很简单，就是：
前端提交查询请求 --> 建立数据库连接 --> 新建游标 --> 执行命令 --> 接受结果 --> 关闭游标、连接
这几大步骤的顺序执行。
这里面当然问题很大：
建立数据库连接实际上就是新建一个套接字。这是进程间通信的几种方法里，开销最大的了。
在“执行命令”和“接受结果”两个步骤中，线程在阻塞在数据库内部的运行过程中，数据库连接和游标都处于闲置状态。
这样一来，每一次查询都要顺序的新建数据库连接，都要阻塞在数据库返回结果的过程中。当前端提交大量查询请求时，查询效率肯定是很低的。
第一次改进
之前的模块里，问题最大的就是第一步——建立数据库连接套接字了。如果能够一次性建立连接，之后查询能够反复服用这个连接就好了。
所以，首先应该把数据库查询模块作为一个单独的守护进程去执行，而前端app作为主进程响应用户的点击操作。那么两条进程怎么传递消息呢？翻了几天Python文档，终于构思出来：用队列queue作为生产者（web前端）向消费者（数据库后端）传递任务的渠道。生产者，会与SQL命令一起，同时传递一个管道pipe的连接对象，作为任务完成后，回传结果的渠道。确保，任务的接收方与发送方保持一致。
作为第二个问题的解决方法，可以使用线程池来并发获取任务队列中的task，然后执行命令并回传结果。
第二次改进
第一次改进的效果还是很明显的，不用任何测试手段。直接点击页面链接，可以很直观地感觉到反应速度有很明显的加快。
但是对于第二个问题，使用线程池还是有些欠妥当。因为，CPython解释器存在GIL问题，所有线程实际上都在一个解释器进程里调度。线程稍微开多一点，解释器进程就会频繁的切换线程，而线程切换的开销也不小。线程多一点，甚至会出现“抖动”问题（也就是刚刚唤醒一个线程，就进入挂起状态，刚刚换到栈帧或内存的上下文，又被换回内存或者磁盘），效率大大降低。也就是说，线程池的并发量很有限。
试过了多进程、多线程，只能在单个线程里做文章了。
Python中的asyncio库
Python里有大量的协程库可以实现单线程内的并发操作，比如Twisted、Gevent等等。Python官方在3.5版本里提供了asyncio库同样可以实现协程并发。asyncio库大大降低了Python中协程的实现难度，就像定义普通函数那样就可以了，只是要在def前面多加一个async关键词。async def函数中，需要阻塞在其他async def函数的位置前面可以加上await关键词。
import asyncio
async def wait():
await asyncio.sleep(2)
async def execute(task):
process_task(task)
await wait()
continue_job()
async def函数的执行稍微麻烦点。需要首先获取一个loop对象，然后由这个对象代为执行async def函数。
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(execute(task))
loop.close()
loop在执行execute(task)函数时，如果遇到await关键字，就会暂时挂起当前协程，转而去执行其他阻塞在await关键词的协程，从而实现协程并发。
不过需要注意的是，run_until_complete()函数本身是一个阻塞函数。也就是说，当前线程会等候一个run_until_complete()函数执行完毕之后，才会继续执行下一部函数。所以下面这段代码并不能并发执行。
for task in task_list:
loop.run_until_complete(task)
对与这个问题，asyncio库也有相应的解决方案：gather函数。
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [asyncio.ensure_future(execute(task))
for task in task_list]
loop.run_until_complete(asyncio.gather(*tasks))
loop.close()
当然了，async def函数的执行并不只有这两种解决方案，还有call_soon与run_forever的配合执行等等，更多内容还请参考官方文档。
Python下的I/O多路复用
协程，实际上，也存在上下文切换，只不过开销很轻微。而I/O多路复用则完全不存在这个问题。
目前，Linux上比较火的I/O多路复用API要算epoll了。Tornado，就是通过调用C语言封装的epoll库，成功解决了C10K问题（当然还有Pypy的功劳）。
在Linux里查文档，可以看到epoll只有三类函数，调用起来比较方便易懂。
创建epoll对象，并返回其对应的文件描述符（file descriptor）。
int epoll_create(int size);
int epoll_create1(int flags);
控制监听事件。第一个参数epfd就对应于前面命令创建的epoll对象的文件描述符；第二个参数表示该命令要执行的动作：监听事件的新增、修改或者删除；第三个参数，是要监听的文件对应的描述符；第四个，代表要监听的事件。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
等候。这是一个阻塞函数，调用者会等候内核通知所注册的事件被触发。
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout,
const sigset_t *sigmask);
在Python的select库里：
select.epoll()对应于第一类创建函数；
epoll.register()，epoll.unregister()，epoll.modify()均是对控制函数epoll_ctl的封装；
epoll.poll()则是对等候函数epoll_wait的封装。
Python里epoll相关API的最大问题应该是在epoll.poll()。相比于其所封装的epoll_wait，用户无法手动指定要等候的事件，也就是后者的第二个参数struct epoll_event *events。没法实现精确控制。因此只能使用替代方案：select.select()函数。
根据Python官方文档，select.select(rlist, wlist, xlist[, timeout])是对Unix系统中select函数的直接调用，与C语言API的传参很接近。前三个参数都是列表，其中的元素都是要注册到内核的文件描述符。如果想用自定义类，就要确保实现了fileno()方法。
其分别对应于：
rlist: 等候直到可读
wlist: 等候直到可写
xlist: 等候直到异常。这个异常的定义，要查看系统文档。
select.select()，类似于epoll.poll()，先注册文件和事件，然后保持等候内核通知，是阻塞函数。
实际应用
Psycopg2库支持对异步和协程，但和一般情况下的用法略有区别。普通数据库连接支持不同线程中的不同游标并发查询；而异步连接则不支持不同游标的同时查询。所以异步连接的不同游标之间必须使用I/O复用方法来协调调度。
所以，我的大致实现思路是这样的：首先并发执行大量协程，从任务队列中提取任务，再向连接池请求连接，创建游标，然后执行命令，并返回结果。在获取游标和接受查询结果之前，均要阻塞等候内核通知连接可用。
其中，连接池返回连接时，会根据引用连接的协程数量，返回负载最轻的连接。这也是自己定义AsyncConnectionPool类的目的。
我的代码位于：bottle-blog/dbservice.py
存在问题
当然了，这个流程目前还一些问题。
首先就是每次轮询拿到任务之后，都会走这么一个流程。
获取连接 --> 新建游标 --> 执行任务 --> 关闭游标 --> 取消连接引用
本来，最好的情况应该是：在轮询之前，就建好游标；在轮询时，直接等候内核通知，执行相应任务。这样可以减少轮询时的任务量。但是如果协程提前对应好连接，那就不能保证在获取任务时，保持各连接负载均衡了。
所以这一块，还有工作要做。
还有就是epoll没能用上，有些遗憾。
以后打算写点C语言的内容，或者用Python/C API，或者用Ctypes包装共享库，来实现epoll的调用。
最后，请允许我吐槽一下Python的epoll相关文档：简直太弱了！！！必须看源码才能弄清楚功能。

2. python异步有哪些方式

yield相当于return，他将相应的值返回给调用next()或者send()的调用者，从而交出了CPU使用权，而当调用者再次调用next()或者send()的时候，又会返回到yield中断的地方，如果send有参数，还会将参数返回给yield赋值的变量,如果没有就和next（）一样赋值为None。但是这里会遇到一个问题，就是嵌套使用generator时外层的generator需要写大量代码，看如下示例：
注意以下代码均在Python3.6上运行调试

#!/usr/bin/env python# encoding:utf-8def inner_generator():
i = 0
while True:
i = yield i if i > 10: raise StopIterationdef outer_generator():
print("do something before yield")
from_inner = 0
from_outer = 1
g = inner_generator()
g.send(None) while 1: try:
from_inner = g.send(from_outer)
from_outer = yield from_inner except StopIteration: breakdef main():
g = outer_generator()
g.send(None)
i = 0
while 1: try:
i = g.send(i + 1)
print(i) except StopIteration: breakif __name__ == '__main__':
main()041

为了简化，在Python3.3中引入了yield from

yield from

使用yield from有两个好处，

1、可以将main中send的参数一直返回给最里层的generator，
2、同时我们也不需要再使用while循环和send (), next()来进行迭代。

我们可以将上边的代码修改如下：

def inner_generator():
i = 0
while True:
i = yield i if i > 10: raise StopIterationdef outer_generator():
print("do something before coroutine start") yield from inner_generator()def main():
g = outer_generator()
g.send(None)
i = 0
while 1: try:
i = g.send(i + 1)
print(i) except StopIteration: breakif __name__ == '__main__':
main()

执行结果如下：

do something before coroutine start123456789101234567891011

这里inner_generator()中执行的代码片段我们实际就可以认为是协程，所以总的来说逻辑图如下：

我们都知道Python由于GIL(Global Interpreter Lock)原因，其线程效率并不高，并且在*nix系统中，创建线程的开销并不比进程小，因此在并发操作时，多线程的效率还是受到了很大制约的。所以后来人们发现通过yield来中断代码片段的执行，同时交出了cpu的使用权，于是协程的概念产生了。在Python3.4正式引入了协程的概念，代码示例如下：

import asyncio# Borrowed from http://curio.readthedocs.org/en/latest/[email protected] countdown(number, n):
while n > 0:
print('T-minus', n, '({})'.format(number)) yield from asyncio.sleep(1)
n -= 1loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [
asyncio.ensure_future(countdown("A", 2)),
asyncio.ensure_future(countdown("B", 3))]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()12345678910111213141516

示例显示了在Python3.4引入两个重要概念协程和事件循环，
通过修饰符@asyncio.coroutine定义了一个协程，而通过event loop来执行tasks中所有的协程任务。之后在Python3.5引入了新的async & await语法，从而有了原生协程的概念。

async & await

在Python3.5中，引入了aync&await 语法结构，通过”aync def”可以定义一个协程代码片段，作用类似于Python3.4中的@asyncio.coroutine修饰符，而await则相当于”yield from”。

先来看一段代码，这个是我刚开始使用async&await语法时，写的一段小程序。

#!/usr/bin/env python# encoding:utf-8import asyncioimport requestsimport time


async def wait_download(url):
response = await requets.get(url)
print("get {} response complete.".format(url))


async def main():
start = time.time()
await asyncio.wait([
wait_download("http://www.163.com"),
wait_download("http://www.mi.com"),
wait_download("http://www.google.com")])
end = time.time()
print("Complete in {} seconds".format(end - start))


loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())

这里会收到这样的报错：

Task exception was never retrieved
future: <Task finished coro=<wait_download() done, defined at asynctest.py:9> exception=TypeError("object Response can't be used in 'await' expression",)>
Traceback (most recent call last):
File "asynctest.py", line 10, in wait_download
data = await requests.get(url)
TypeError: object Response can't be used in 'await' expression123456

这是由于requests.get()函数返回的Response对象不能用于await表达式，可是如果不能用于await，还怎么样来实现异步呢？
原来Python的await表达式是类似于”yield from”的东西，但是await会去做参数检查，它要求await表达式中的对象必须是awaitable的，那啥是awaitable呢？ awaitable对象必须满足如下条件中其中之一：

1、A native coroutine object returned from a native coroutine function .

原生协程对象

2、A generator-based coroutine object returned from a function decorated with types.coroutine() .

types.coroutine()修饰的基于生成器的协程对象，注意不是Python3.4中asyncio.coroutine

3、An object with an await method returning an iterator.

实现了await method，并在其中返回了iterator的对象

根据这些条件定义，我们可以修改代码如下：

#!/usr/bin/env python# encoding:utf-8import asyncioimport requestsimport time


async def download(url): # 通过async def定义的函数是原生的协程对象
response = requests.get(url)
print(response.text)


async def wait_download(url):
await download(url) # 这里download(url)就是一个原生的协程对象
print("get {} data complete.".format(url))


async def main():
start = time.time()
await asyncio.wait([
wait_download("http://www.163.com"),
wait_download("http://www.mi.com"),
wait_download("http://www.google.com")])
end = time.time()
print("Complete in {} seconds".format(end - start))


loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())27282930

好了现在一个真正的实现了异步编程的小程序终于诞生了。
而目前更牛逼的异步是使用uvloop或者pyuv，这两个最新的Python库都是libuv实现的，可以提供更加高效的event loop。

uvloop和pyuv

pyuv实现了Python2.x和3.x，但是该项目在github上已经许久没有更新了，不知道是否还有人在维护。
uvloop只实现了3.x, 但是该项目在github上始终活跃。

它们的使用也非常简单，以uvloop为例，只需要添加以下代码就可以了

import asyncioimport uvloop
asyncio.set_event_loop_policy(uvloop.EventLoopPolicy())123

3. Python协程之asyncio

asyncio 是 Python 中的异步IO库，用来编写并发协程，适用于IO阻塞且需要大量并发的场景，例如爬虫、文件读写。

asyncio 在 Python3.4 被引入，经过几个版本的迭代，特性、语法糖均有了不同程度的改进，这也使得不同版本的 Python 在 asyncio 的用法上各不相同，显得有些杂乱，以前使用的时候也是本着能用就行的原则，在写法上走了一些弯路，现在对 Python3.7+ 和 Python3.6 中 asyncio 的用法做一个梳理，以便以后能更好的使用。

协程，又称微线程，它不被操作系统内核所管理，而完全是由程序控制，协程切换花销小，因而有更高的性能。

协程可以比作子程序，不同的是，执行过程中协程可以挂起当前状态，转而执行其他协程，在适当的时候返回来接着执行，协程间的切换不需要涉及任何系统调用或任何阻塞调用，完全由协程调度器进行调度。

Python 中以 asyncio 为依赖，使用 async/await 语法进行协程的创建和使用，如下 async 语法创建一个协程函数：

在协程中除了普通函数的功能外最主要的作用就是：使用 await 语法等待另一个协程结束，这将挂起当前协程，直到另一个协程产生结果再继续执行：

asyncio.sleep() 是 asyncio 包内置的协程函数，这里模拟耗时的IO操作，上面这个协程执行到这一句会挂起当前协程而去执行其他协程，直到sleep结束，当有多个协程任务时，这种切换会让它们的IO操作并行处理。

注意，执行一个协程函数并不会真正的运行它，而是会返回一个协程对象，要使协程真正的运行，需要将它们加入到事件循环中运行，官方建议 asyncio 程序应当有一个主入口协程，用来管理所有其他的协程任务：

在 Python3.7+ 中，运行这个 asyncio 程序只需要一句： asyncio.run(main()) ，而在 Python3.6 中，需要手动获取事件循环并加入协程任务：

事件循环就是一个循环队列，对其中的协程进行调度执行，当把一个协程加入循环，这个协程创建的其他协程都会自动加入到当前事件循环中。

其实协程对象也不是直接运行，而是被封装成一个个待执行的 Task ，大多数情况下 asyncio 会帮我们进行封装，我们也可以提前自行封装 Task 来获得对协程更多的控制权，注意，封装 Task 需要 当前线程有正在运行的事件循环 ，否则将引 RuntimeError，这也就是官方建议使用主入口协程的原因，如果在主入口协程之外创建任务就需要先手动获取事件循环然后使用底层方法 loop.create_task() ，而在主入口协程之内是一定有正在运行的循环的。任务创建后便有了状态，可以查看运行情况，查看结果，取消任务等：

asyncio.create_task() 是 Python3.7 加入的高层级API，在 Python3.6，需要使用低层级API asyncio.ensure_future() 来创建 Future，Future 也是一个管理协程运行状态的对象，与 Task 没有本质上的区别。

通常，一个含有一系列并发协程的程序写法如下（Python3.7+）：

并发运行多个协程任务的关键就是 asyncio.gather(*tasks) ，它接受多个协程任务并将它们加入到事件循环，所有任务都运行完成后会返回结果列表，这里我们也没有手动封装 Task，因为 gather 函数会自动封装。

并发运行还有另一个方法 asyncio.wait(tasks) ，它们的区别是：

4. python可以读取数据库里文档吗

python读取文件内容的方法：
一.最方便的方法是一次性读取文件中的所有内容并放置到一个大字符串中：
all_the_text = open('thefile.txt').read( )
# 文本文件中的所有文本
all_the_data = open('abinfile','rb').read( )
# 二进制文件中的所有数据
为了安全起见，最好还是给打开的文件对象指定一个名字，这样在完成操作之后可以迅速关闭文件，防止一些无用的文件对象占用内存。举个例子，对文本文件读取：
file_object = open('thefile.txt')
try:
all_the_text = file_object.read( )
finally:
file_object.close( )
不一定要在这里用Try/finally语句，但是用了效果更好，因为它可以保证文件对象被关闭，即使在读取中发生了严重错误。
二.最简单、最快，也最具Python风格的方法是逐行读取文本文件内容，并将读取的数据放置到一个字符串行表中：
list_of_all_the_lines = file_object.readlines( )
这样读出的每行文本末尾都带有"\n"符号；如果你不想这样，还有另一个替代的办法，比如：
list_of_all_the_lines = file_object.read( ).splitlines( )
list_of_all_the_lines = file_object.read( ).split('\n')
list_of_all_the_lines = [L.rstrip('\n') for L in file_object]
最简单最快的逐行处理文本文件的方法是，用一个简单的for循环语句：
for line in file_object:
process line
这种方法同样会在每行末尾留下"\n"符号；可以在for循环的主体部分加一句：
lineline = line.rstrip('\n')
或者，你想去除每行的末尾的空白符（不只是'\n'\），常见的办法是：
lineline = line.rstrip( )