
Python通過future處理并發問題
future初識
通過下面腳本來對future進行一個初步了解:
例子1:普通通過循環的方式
import os
import time
import sys
import requests
POP20_CC = (
"CN IN US ID BR PK NG BD RU JP MX PH VN ET EG DE IR TR CD FR"
).split()
BASE_URL = 'http://flupy.org/data/flags'
DEST_DIR = 'downloads/'
def save_flag(img,filename):
path = os.path.join(DEST_DIR,filename)
with open(path,'wb') as fp:
fp.write(img)
def get_flag(cc):
url = "{}/{cc}/{cc}.gif".format(BASE_URL,cc=cc.lower())
resp = requests.get(url)
return resp.content
def show(text):
print(text,end=" ")
sys.stdout.flush()
def download_many(cc_list):
for cc in sorted(cc_list):
image = get_flag(cc)
show(cc)
save_flag(image,cc.lower()+".gif")
return len(cc_list)
def main(download_many):
t0 = time.time()
count = download_many(POP20_CC)
elapsed = time.time()-t0
msg = "\n{} flags downloaded in {:.2f}s"
print(msg.format(count,elapsed))
if __name__ == '__main__':
main(download_many)
例子2:通過future方式實現,這里對上面的部分代碼進行了復用
from concurrent import futures
from flags import save_flag, get_flag, show, main
MAX_WORKERS = 20
def download_one(cc):
image = get_flag(cc)
show(cc)
save_flag(image, cc.lower()+".gif")
return cc
def download_many(cc_list):
workers = min(MAX_WORKERS,len(cc_list))
with futures.ThreadPoolExecutor(workers) as executor:
res = executor.map(download_one, sorted(cc_list))
return len(list(res))
if __name__ == '__main__':
main(download_many)
分別運行三次,兩者的平均速度:13.67和1.59s,可以看到差別還是非常大的。
future
future是concurrent.futures模塊和asyncio模塊的重要組件
從python3.4開始標準庫中有兩個名為Future的類:concurrent.futures.Future和asyncio.Future
這兩個類的作用相同:兩個Future類的實例都表示可能完成或者尚未完成的延遲計算。與Twisted中的Deferred類、Tornado框架中的Future類的功能類似
注意:通常情況下自己不應該創建future,而是由并發框架(concurrent.futures或asyncio)實例化
原因:future表示終將發生的事情,而確定某件事情會發生的唯一方式是執行的時間已經安排好,因此只有把某件事情交給concurrent.futures.Executor子類處理時,才會創建concurrent.futures.Future實例。
如:Executor.submit()方法的參數是一個可調用的對象,調用這個方法后會為傳入的可調用對象排定時間,并返回一個
future
客戶端代碼不能應該改變future的狀態,并發框架在future表示的延遲計算結束后會改變期物的狀態,我們無法控制計算何時結束。
這兩種future都有.done()方法,這個方法不阻塞,返回值是布爾值,指明future鏈接的可調用對象是否已經執行??蛻舳舜a通常不會詢問future是否運行結束,而是會等待通知。因此兩個Future類都有.add_done_callback()方法,這個方法只有一個參數,類型是可調用的對象,future運行結束后會調用指定的可調用對象。
.result()方法是在兩個Future類中的作用相同:返回可調用對象的結果,或者重新拋出執行可調用的對象時拋出的異常。但是如果future沒有運行結束,result方法在兩個Futrue類中的行為差別非常大。
對concurrent.futures.Future實例來說,調用.result()方法會阻塞調用方所在的線程,直到有結果可返回,此時,result方法可以接收可選的timeout參數,如果在指定的時間內future沒有運行完畢,會拋出TimeoutError異常。
而asyncio.Future.result方法不支持設定超時時間,在獲取future結果最好使用yield from結構,但是concurrent.futures.Future不能這樣做
不管是asyncio還是concurrent.futures.Future都會有幾個函數是返回future,其他函數則是使用future,在最開始的例子中我們使用的Executor.map就是在使用future,返回值是一個迭代器,迭代器的__next__方法調用各個future的result方法,因此我們得到的是各個futrue的結果,而不是future本身
關于future.as_completed函數的使用,這里我們用了兩個循環,一個用于創建并排定future,另外一個用于獲取future的結果
結果如下:
注意:Python代碼是無法控制GIL,標準庫中所有執行阻塞型IO操作的函數,在等待操作系統返回結果時都會釋放GIL.運行其他線程執行,也正是因為這樣,Python線程可以在IO密集型應用中發揮作用
以上都是concurrent.futures啟動線程,下面通過它啟動進程
concurrent.futures啟動進程
concurrent.futures中的ProcessPoolExecutor類把工作分配給多個Python進程處理,因此,如果需要做CPU密集型處理,使用這個模塊能繞開GIL,利用所有的CPU核心。
其原理是一個ProcessPoolExecutor創建了N個獨立的Python解釋器,N是系統上面可用的CPU核數。
使用方法和ThreadPoolExecutor方法一樣
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