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Python 支持重启的异步 IO

2017-11-02 08:00 星期四 所属: Python教程 浏览:57

摘要

这是一份从Python3.3开始的Python3异步I/O提议。研究从PEP 3153缺失的详细提议。 这提议包罗了一个可插入式的事件轮回API,传输和与Twisted相似的协议抽象,以及来自(PEP 380) 基于yield的更高级的调治器。一份作品里的参考实现,它的代码定名为Tulip(Tulip的repo的链接放在文章最后的参考文献分段里)。

先容

事件轮回常用于互操纵性较高的处所。对付像Twisted、Tornado可能ZeroMQ这类(基于Python3.3的)框架,它应该是容易去按照框架的需求通过轻量级封装可能署理去适配默认的事件轮回实现,可能是用它们本身的事件轮回实现去替代默认的实现。(一些像Twisted的框架,拥有多种的事件轮回实现。由于这些实现都具有统一的接口,所以这应该不会成为问题。)

事件轮回甚至有大概存在两个差异的第三方框架交互,通过共享默认事件轮回实现(各自利用本身的适配器),可能是通过共享个中一个框架的事件轮回实现。在后者,两种差异级此外适配大概会存在(从框架A的事件轮回到尺度事件轮回接口,然后从尺度的再到框架B的事件轮回)。被利用的事件轮回实现应该在主措施的节制之下(尽量提供了事件轮回可以选择的默认计策)。

因此,两个单独的API被界说:

获取和配置当前事件的轮回工具;

一个确认事件轮回工具的接口和它的最低担保

一个事件轮回实现大概提供特另外要领和担保。

事件轮回接口不取决于产量,相反,它利用一个回调,特别接口(传输协议和协议)以及期货(?)的组合。后者雷同于在PEP3148中界说的接口,但有差异的实现并且不绑定到线程。出格是,它们没有wait()要领,用户将利用回调。

对付那些不喜欢用回调函数的人(包罗我),(Python)提供了一个写异步I/O代码的调治器作为协同措施,它利用了PEP 380的yield from表达式。这个调治器并不是可插入的;可插入性存在于事件轮回级别,同时调治器也应该事情在任何切合尺度的事件轮回实现上。

对付那些在利用协同措施和其他异步框架的代码的互操纵性,调治器有一个行为上雷同Future的Task类。一个在事件轮回级别举办交互操纵的框架可以或许通过插手一个回调函数到Future中,同时期待一个Future来完成。同样的,调治器提供一个操纵来挂起协同措施,直到回调函数被挪用。

通过事件轮回接口来为线程间交互操纵提供限制;(Python里)有一个API可以或许提交一个函数到一个可以或许返回兼容事件轮回的Future的执行器(看 PEP 3148)。

没有目标的

像Stackless Python或 greenlets/gevent 的系统互操纵性不是本教程的目标。

类型

依赖

Python3.3是必须的。不需高出Python3.3范畴的新语言或尺度库。不需要第三方模块或包。

模块定名空间

这里的类型会放在一个新的顶层包。差异的组件会放在这个包的差异子模块里。包会从各自的子模块中导入常用的API,同时使他们能作为包的可用属性(雷同电子邮件包的做法)。

顶层包的名字今朝还没指定。参考实现利用“tulip”来定名,可是这个名字大概会在这个实现插手到尺度库的时候改变为其他更为烦人的名字(有但愿在Python3.4中)。

在烦人的名字选好之前,这篇教程会利用“tulip”作为顶层包的名字。假定没有给定模块名的类和函数都通过顶层包来会见。

事件轮回计策:获取和配置事件轮回

要获取当前的事件轮回,可以利用get_event_loop()。这函数返回一个在下面有界说的EventLoop类的实例可能一个等价的工具。get_event_loop()大概按照当前线程返回差异的工具,可能按照其他上下文的观念返回差异工具。

要配置当前事件轮回,可以利用set_event_loop(event_loop),这里的event_loop是EventLoop类的实例可能等价的实例工具。这里利用与get_event_loop()沟通的上下文的观念。

尚有第三个计策函数:new_event_loop(),有利于单位测试和其他出格的环境,它会建设和返回一个新的基于该计策的默认法则的EventLoop实例。要使它成为当前的事件轮回,你需要挪用set_event_loop()。

要改变上述三个函数的事情方法(包罗他们的上下文的观念),可以通过挪用set_event_loop_policy(policy),个中参数policy是一个事件轮回计策工具。这个计策工具可以是任何包括了雷同上面描写的函数表示(get_event_loop(),set_event_loop(event_loop)和new_event_loop())的工具。默认的事件轮回计策是DefaultEventLoopPolicy类的一个实例。当前事件轮回计策工具可以或许通过挪用get_event_loop_policy()来取回。

一个事件轮回计策没强制要求只能有一个事件轮回存在。默认的事件轮回计策也没强制要求这样做,可是它强制要求每个线程只能有一个事件轮回。

事件轮回接口

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关于时间:在 Python 中,所有的超时(timeout),隔断(interval)和延时(delay)都是以秒来计较的,可以是整型也可以是浮点型。时钟的精准度依赖于详细的实现;默认利用 time.monotonic()。

关于回调(callbacks)和处理惩罚函数(handlers):假如一个函数接管一个回调函数和任意个数的变量作为参数,那么你也可以用一个处理惩罚函数工具(Handler)来替换回调函数。这样的话就不需要再通报那些参数。这个处理惩罚函数工具应该是一个当即返回的函数(fromcall_soon()),而不是延迟返回的(fromcall_later())。假如处理惩罚函数已经打消,那么这个挪用将不起浸染。

一个切合尺度的事件轮回工具拥有以下的要领:

run()。 执行事件轮回,知道没啥好做了。详细的意思是:

除了打消挪用外,没有更多通过call_later(),call_repeatedly(),call_soon(), orcall_soon_threadsafe()这些要领调治的挪用。

没有更多的注册了的文件描写符。 当它封锁的时候会由注册方来注销文件描写符。

备注:直到碰着终止条件可能挪用stop(),run()会一直阻塞。

备注: 假如你利用call_repeatedly()来执行一个挪用,run()不会在你挪用stop()前退出。

需要具体说明: 有几多雷同的真正需要我们做的?

run_forever()。直到挪用stop()前一直运行事件轮回。

run_until_complete(future, timeout=None)。在Future完成前一直运行事件轮回。假如给出了timeout的值,它会期待timeout的时间。 假如Future完成了,它的功效会返回 可能它的异常抛出;假如在超时前完成Future, 可能stop()被挪用,会抛出TimeoutError (但Future不会被打消). 在事件轮回已经在运行的时候,这个要领不能挪用。

备注: 这个API更多用来做测试可能雷同的事情。 它不该该用作从yield from 表达式的future替代品或其他期待一个Future的要领。 (譬喻 注册一个完成的回调)。

run_once(timeout=None)。运行事件轮回一段事件。 假如给出了timeout的值, I/O轮询会阻塞一段时间; 不然, I/O轮询不会受时间约束。

备注:精确来说,这里做了几多事情是按照详细实现的。 一个约束是:假如一个利用call_soon()来直接调治本身,会导致死顺坏,run_once()仍然会返回。

stop()。尽大概快地遏制事件轮回。随后可以利用run()重启轮回(可能的一个变体)。

备注: 有多块来遏制是按照它详细实现。所有在stop()前已经在运行的直接回调函数肯定仍在运行,可是在stop()挪用后的调治的回调函数(可能延迟运行的)不会运行。

close()。封锁事件轮回,释放它所保持的所有资源,譬喻被epoll()或kqueue()利用的文件描写符。这个要领不该该在事件轮回运行期间挪用。它可以被多次挪用。

call_later(delay, callback, *args)。为callback(*args)布置延迟约莫delay秒后挪用,一旦,除非被打消了。返回一个Handler工具代表回调函数,Handler工具的cancel()要领常用来打消回调函数。

call_repeatedly(interval, callback, **args)。和call_later()雷同,可是会在每个interval秒中反复挪用回调函数,直到返回的Handler被打消。第一次挪用是在interval秒内。

call_soon(callback, *args)。雷同call_later(0, callback, *args)。

call_soon_threadsafe(callback, *args)。雷同call_soon(callback, *args),可是当事件轮回在阻塞期待IO的时候在别的的线程挪用,事件轮回的阻塞会被打消。这是独一安详地从别的的线程挪用的要领。(要在一个线程安详的方法去延迟一段时间调治回调函数,你可以利用ev.call_soon_threadsafe(ev.call_later,when,callback,*args)。)但它在信号处理惩罚器中挪用并不安详(因为它可以利用锁)。

add_signal_handler(sig, callback, *args)。无论什么时候吸收到信号 “sigis , callback(*args)会被布置挪用。返回一个能来打消信号回调函数的Handler。(打消返回的处理惩罚器回导致在下个信号到来的时候挪用remove_signal_handler()。优先明晰地挪用remove_signal_handler()。)为沟通的信号界说别的一个回到函数来替代之前的handler(每个信号只能激活一个handler)。sig参数必须是一个在信号模块里界说的有效的信号值。假如信号不能处理惩罚,这会抛出一个异常:假如它不是一个有效的信号可能假如它是一个不能捕捉的信号(譬喻SIGKILL),会抛出ValueError。假如这个出格的事件轮回实例不能处理惩罚信号(因为信号是每个处理惩罚器的全局变量,只有在主线程的事件轮回才气处理惩罚这些信号),它会抛出RuntimeError。

remove_signal_handler(sig)。为信号sig移除handler,当有配置的时候。抛出和add_signal_handler()一样的异常(除了在不能不错的信号时返回False取代抛出RuntimeError)。假如handler移除乐成,返回True,假如没有配置handler则返回False。

一些切合尺度接口返回Future的要领:

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wrap_future(future)。 这里需要在PEP 3148 描写的Future (譬喻一个concurrent.futures.Future的实例) 同时返回一个兼容事件轮回的Future (譬喻, 一个tulip.Future实例)。

run_in_executor(executor, callback, *args)。布置在一个执行器中挪用callback(*args) (请看 PEP 3148)。返回的Future的乐成的功效是挪用的返回值。 这个要领等价于wrap_future(executor.submit(callback, *args))。 假如没有执行器,则会是也可以或许一个默认为5个线程的ThreadPoolExecutor。

set_default_executor(executor). 配置一个被run_in_executor()利用的默认执行器。

getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0). 雷同socket.getaddrinfo()函数,可是返回一个Future。Future的乐成功效为一列与socket.getaddrinfo()的返回值有沟通名目数据。 默认的实现通过run_in_executor()来挪用socket.getaddrinfo(),但其他实现大概会选择利用他们本身的DNS查找。可选参数必须是指定的要害字参数。

getnameinfo(sockaddr, flags=0). 雷同socket.getnameinfo(),但返回一个Future。 Future的乐成的功效将会是一个(host, port)的数组。 与forgetaddrinfo()有沟通的实现。

create_connection(protocol_factory, host, port, **kwargs). 利用给定的主机和端口建设一个流链接。这会建设一个依赖Transport的实现来暗示链接, 然后挪用protocol_factory()来实例化(可能取回)用户的Protocol实现, 然后把两者绑定到一起。(看下面临Transport和Protocol的界说。) 用户的Protocol实现通过挪用无参数(*)的protocol_factory()来建设可能取回。返回值是Future,它的乐成功效是(transport, protocol)对; 假如有错误阻止建设一个乐成的链接,Future会包括一个适合的异常集。留意,当Future完成的适合,协议的connection_made()要领不会挪用;那会产生在链接握手完成的适合。

(*) 没有要求protocol_factory是一个类。假如你的协议类需要界说参数通报到结构函数,你可以利用lambda可能functool.partial()。你也可以传入一个之前结构好的Protocol实例的lambda。

可选要害参数:

family,proto,flags:地点簇,协议, 和殽杂了符号的参数通报到getaddrinfo()。这些全是默认为0的。((socket范例老是SOCK_STREAM。)

ssl:传入True来建设一个SSL传输(通过默认一个无名目标TCP来成立)。可能传入一个ssl.SSLConteext工具来重载默认的SSL上下文工具来利用。  

start_serving(protocol_factory, host, port, **kwds)。进入一个吸收毗连的轮回。返回一个Future,一旦轮回设定随处事即完成;它的返回值为是None。每当吸收一个链接,无参数(*)的protocol_factory被挪用来建设一个Protocol,一个代表了链接网络端的Transport会被建设,以及两个工具通过挪用protocol.connection_made(transport)绑定到一起。

(*)看上面临create_connection()的增补说明。 然而, 因为protocol_factory()只会在每个新进来的毗连挪用一次,所以推荐在它每次挪用的时候返回一个新的Protocol工具。

可选要害参数:

family,proto,flags:地点簇,协议, 和殽杂了符号的参数通报到getaddrinfo()。这些全是默认为0的。((socket范例老是SOCK_STREAM。)

增补: 支持SSL吗? 我并不知道奈何来异步地支持(SSL),我发起这需要一个证书。

增补:也许可以使一个Future的功效工具可以或许用来节制处事轮回,譬喻遏制处事,终止所有的勾当毗连,以及(假如支持)调解积存(的处事)可能其他参数?它也可以有一个API来查询勾当毗连。别的,假如轮回由于错误而遏制处事,可能假如不能启动,则返回一个仅仅完成了的Future(子类?)?打消了它大概会导致遏制轮回。

增补:一些平台大概没乐趣实现所有的这些要领, 譬喻 移动APP就对start_serving()不太感乐趣。 (尽量我的iPad上有一个Minecraft的处事器…)

以下这些注册文件描写符的回调函数的要领不是必须的。假如没有实现这些要领,会见这些要领(而不是挪用它们)时会返回属性错误(AttributeError)。默认的实现提供了这些要领,可是用户一般不会直接用到它们,只有传输层独家利用。同样,在 Windows 平台,这些要领不必然实现,要看到底是否利用了 select 或 IOCP 的事件轮回模子。这两个模子吸收整型的文件描写符,而不是 fileno() 要领返回的工具。文件描写符最好是可查询的,譬喻,磁盘文件就不可。

add_reader(fd, callback, *args). 在文件描写符 fd 筹备好可以举办读操纵时挪用指定的回调函数 callback(*args)。返回一个处理惩罚函数工具,可以用来打消回调函数。留意,差异于 call_later(),这个回调函数可以被多次挪用。在同一个文件描写符上再次挪用 add_reader() 将会打消之前配置的回调函数。留意:打消处理惩罚函数有大概会等处处理惩罚函数挪用后。假如你要封锁 fd,你应该挪用 remove_reader(fd)。(TODO:假如已经配置了处理惩罚函数,抛出一个异常)。

add_writer(fd, callback, *args).  雷同 add_reader(),不外是在可以写操纵之前挪用回调函数。

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remove_reader(fd). 为文件描写符 fd 删除已经配置的读操纵回调函数。假如没有配置回调函数,则不举办操纵。(提供这样的替代接口是因为记录文件描写符比记录处理惩罚函数更利便简朴)。删除乐成则返回 True,失败则返回 False。

remove_writer(fd).  为文件描写符 fd 删除已经配置的写操纵回调函数。

未完成的:假如一个文件描写符内里包括了多个回调函数,那应该怎么办呢?今朝的机制是替换之前的回调函数,假如已经注册了回调函数则应该雇用异常。

接下来下面的要领在socket的异步I/O中是可选的。他们是替代上面提到的可选要领的,目标是在Windows的传输实现中利用IOCP(假如事件轮回支持)。socket参数必须是唔阻塞socket。

sock_recv(sock, n)。从套接字sock中吸收字节。返回一个Future,Future在乐成的时候会是一个字节工具。

sock_sendall(sock, data)。发送字节数据到套接字sock。返回一个Future,Future的功效在乐成后会是None。(增补:让它去模仿sendall()或send()会更好吗?可是我认为sendall()——也许它扔应该定名为send()?)

sock_connect(sock, address)。毗连到给定的地点。返回一个Future,Future的乐成功效是None。

sock_accept(sock)。从socket中吸收一个链接。这socket必须在监听模式以及绑定到一个定制。返回一个Future,Future的乐成功效会是一个(conn,peer)的数组,conn是一个已毗连的无阻塞socket以及peer是对等的地点。(增补:人们汇报我这个API气势气魄对付高程度的处事器是很慢的。所以上面也有start_sering()。我们还需要这个吗?)

增补:可选要领都不是太好的。也许这些都是需要的?它仍然依赖于平台的更有效配置。别的的大概是:文档标注这些“仅提供应传输”,然后其他的“可提供应任何的环境”。

回调顺序

当在同一时间调治两个回调函数时,它们会凭据注册的顺序去执行。譬喻:

ev.call_soon(foo)

ev.call_soon(bar)

担保foo()会在bar()执行。

假如利用call_soon(),纵然系统时钟要逆行,这个担保照旧创立的。这同样对call_later(0,callback,*args)有效。然而,假如在系统时钟要逆行下,零延迟地利用call_later(),那就无法获得担保了。(一个好的事件轮回实现应该利用time.monotonic()来制止系统时钟逆行的环境导致的问题。参考 PEP 418 。)

上下文

所有的事件轮回都有上下文的观念。对付默认的事件轮回实现来说,上下文就是一个线程。一个事件轮回实现应该在沟通的上下问中运行所有的回调。一个事件轮回实现应该在同一时刻只运行一个回调,所以,回调要认真保持与沟通事件轮回里调治的其他回调自动互斥。

异常

在Python里有两类异常:从Exception类处处的和从BaseException导出的。从Exception导出的异常凡是能适内地被捕捉和处理惩罚;譬喻,异常会通过Future通报,以及当他们在一个回调了呈现时,会被记录和忽略。

然而,从BaseException处处的异常从来不会被捕捉到,他们凡是带有一个错误回溯信息,同时导致措施终止。(这类的例子包罗KeyboardInterrupt和SystemExit;假如把这些异常与其他大部门异常同样看待,当时不明智的)。

Handler类

有百般注册回调函数的要领(譬喻call_later())城市返回一个工具来暗示注册,改工具可以或许用来打消回调函数。尽量用户从来不消去实例化这个类,但照旧想要给这个工具一个好的名字:Handler。这个类有一个公用的要领:

cancel(). 实验打消回调函数。 增补:精确的类型。

只读的民众属性:

callback。 要被挪用的回调函数。

args。挪用回调函数的参数数组。

cancelled。假如cancel()表挪用了,它的值为True。

要留意的是一些回调函数(譬喻通过call_later()注册的)意味着只会被挪用一次。其他的(如通过add_reader()注册的)意味着可以多次被挪用。

增补:一个挪用回调函数的API(是否有须要封装异常处理惩罚)?它是不是要记录本身被挪用了几多次?也许这个API应该是_call_()这样?(但它应该抑制异常。)

增补:当回调函数在调治的时候有没有一些民众的属性来记录那些及时的值?(因为这需要一些要领来把它生存到堆内里的。)

Futures

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ulip.Future 特意设计成和 PEP 3148中的 concurrent.futures.Future 雷同,只是有细微的差异。这个PEP中谈及 Future 时,都是指 tulip.Future,除非明晰指定是  concurrent.futures.Future。tulip.Future支持的果真API如下,同时也指出了和 PEP 3148 的差异:

cancel().  假如该 Future 已经完成(可能被打消了),则返回 False。不然,将该 Future 的状态变动成打消状态(也可以领略成已完成),调治回调函数,返回 True。

cancelled(). 假如该 Future 已经被打消了,返回 True。

running(). 老是返回False。和 PEP 3148 差异,这里没有 running 状态。

done(). 假如该Future已经完成了,返回True。留意:打消了的Future也认为是已经完成了的(这里和其他处所都是这样)。

result(). 返回 set_result() 配置的功效,可能返回 set_exception() 配置的异常。假如已经被打消了,则抛出CancelledError。和 PEP 3148 差异,这里没有超时参数,并不期待。假如该Future尚未完成,则抛出一个异常。

exception(). 同上,返回的是异常。

add_done_callback(fn).  添加一个回调函数,在Future完成(可能被打消)时运行。假如该Future已经完成(可能被打消),通过 call_soon() 来调治回调函数。差异于 PEP 3148,添加的回调函数不会当即被挪用,且老是会在挪用者的上下文中运行。(典范地,一个上下文是一个线程)。你可以领略为,利用 call_soon() 来挪用该回调函数。留意:添加的回调函数(差异于本PEP其他的回调函数,且忽略下面"回调气势气魄(Callback Style)"小节的约定)总会吸收到一个 Future 作为参数,且这个回调函数不该该是 Handler 工具。

set_result(result). T该Future不能处于完成(可能打消)状态。这个要领将使当前Future进入完成状态,并筹备挪用相关的回调函数。差异于 PEP 3148:这是一个果真的API。

set_exception(exception).  同上,配置的是异常。

内部的要领 set_running_or_notify_cancel() 不再被支持;此刻已经没有要领直接配置成 running  状态。

这个PEP界说了以下的异常:

InvalidStateError. 当挪用的要领不接管这个 Future 的状态时,将会抛出该异常(譬喻:在一个已经完成的 Future 中挪用set_result() 要领,可能在一个未完成的 Future 中挪用 result()要领)。

InvalidTimeoutError. 当挪用 result() 可能 exception() 时通报一个非零参数时抛出该异常。

CancelledError.  concurrent.futures.CancelledError 的别名。在一个已经打消的 Future 上面挪用 result() 或 exception() 要领时抛出该异常。

TimeoutError. concurrent.futures.TimeoutError 的别名。有大概由 EventLoop.run_until_complete() 要领抛出。

建设一个 Future 时将会与默认的事件轮回关联起来。(尚未完成的:答允通报一个事件轮回作为参数?)。

concurrent.futures 包内里的 wait() 和 as_completed() 要领不接管 tulip.Future 工具作为参数。然而,有雷同的 API tulip.wait() 和 tulip.as_completed(), 如下所述。

在子措施(coroutine)中可以将 tulip.Future 工具应用到 yield from 表达式中。这个是通过 Future 中的 __iter__() 接话柄现的。请参考下面的“子措施和调治器”小节。

当 Future 工具被接纳时,假如有相关联的异常可是并没有挪用 result() 、 exception() 或 __iter__() 要领(可能说发生了异常可是还没有抛出),那么应该将该异常记录到日志中。TBD:记录成什么级别?

未来,我们大概会把 tulip.Future 和 concurrent.futures.Future 统一起来。譬喻,为后头个工具添加一个 __iter__() 要领,以支持 yield from 表达式。为了防备意外挪用尚未完成的 result() 而阻塞事件轮回,阻塞机制需要检测当前线程是否存在勾当的事件轮回,不然抛出异常。然而,这个PEP为了只管淘汰外部依赖(只依赖 Python3.3),所以今朝将不会对 concurrent.futures.Future 作出改变。

传输层

传输层是指基于 socket 可能其他雷同的机制(譬喻,管道可能SSL毗连)的抽象层。这里的传输层深受 Twisted 和 PEP 3153 的影响。用户很少会直接实现可能实例化传输层,事件轮回提供了配置传输层的相关要领。

传输层是用来和协议一起事情的。典范的协议不体贴底层传输层的详细细节,而传输层可以用来和多种的协议一起事情。譬喻,HTTP 客户端实现可以利用普通的 socket 传输层,也可以利用SSL传输层。普通 socket 传输层可以与 HTTP 协议外的大量协议一起事情(譬喻,SMTP, IMAP, POP, FTP, IRC, SPDY)。

大大都毗连有差池称特性:客户端和处事器凡是有差异的脚色和行为。因此,传输层和协议之间的接口也是差池称的。从协议的视角来看,发送数据通过挪用传输层工具的 write() 要领来完成。write() 要领将数据放进缓冲区后当即返回。在读取数据时,传输层将充当一个更主动的脚色:当从 socket(可能其他数据来历) 接到数据后,传输层将挪用协议的 data_received() 要领。

传输层有以下果真要领:

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write(data). 写数据。参数必需是一个 bytes 工具。返回 None。传输层可以自由缓存 bytes 数据,可是必需确保数据发送到另一端,而且维护数据流的行为。即:t.write(b'abc'); t.write(b'def') 等价于 t.write(b'abcdef'),也等价于:

t.write(b'a')

t.write(b'b')

t.write(b'c')

t.write(b'd')

t.write(b'e')

t.write(b'f')

writelines(iterable). 等价于:

for data in iterable:

   self.write(data)

write_eof(). 封锁写数据端的毗连,将不再答允挪用 write() 要领。当所有缓冲的数据传输之后,传输层将向另一端发信号,暗示已经没有其他数据了。有些协议不支持此操纵;那样的话,挪用 write_eof() 将会抛出异常。(留意:这个要领以前叫做 half_close(),除非你明晰知道详细寄义,这个要领名字并不明晰暗示哪一端会被封锁。)

can_write_eof().  假如协议支持 write_eof(),返回 True ;不然返回 False。(当 write_eof() 不行用时,有些协议需要改变相应的行为,所以需要这个要领。譬喻,HTTP中,为了发送当前巨细未知的数据,凡是会利用 write_eof() 来暗示数据发送完毕。可是,SSL 不支持这种行为,相应的HTTP协议实现需要利用分段(chunked)编码。可是假如数据巨细在发送时未知,合用于两种环境的最好方案是利用 Content-Length 头。)

pause(). 暂停发送数据,直接挪用了 resume() 要领。在 pause() 挪用,再到挪用 resume() 之间,不会再挪用协议的 data_received() 要领。在 write()  要领中无效。

resume(). 利用协议的 data_received() 从头开始传输数据。

close(). 封锁毗连。在所有利用 write() 缓冲好的数据发送完毕之前,不会封锁毗连。毗连封锁后,协议的 data_received() 要领不会再被挪用。当所有缓冲的数据发送完毕后,将会用 None 作为参数挪用协议的 connection_lost() 要领。留意:这个要领不确保会挪用上面所有的要领。

abort(). 间断毗连。所有在缓冲区内尚未传输的数据城市被扬弃。不久后,协议的 connection_lost() 将会被挪用,传入一个 None 参数。(待定:在 close(), abort() 可能另一端的封锁行动中,对 connection_lost() 传入差异的参数? 可能添加一个要领专门用来查询这个? Glyph 发起传入差异的异常)

尚未完成的:提供另一种流量节制的要领:传输层在缓冲区数据成为承担的环境下有大概暂停协议层。发起:假如协议有 pause() 和 resume() 要领的话,答允传输层挪用它们;假如不存在,则协议不支持流量节制。(对 pause() 和 resume(),大概协议层和传输层利用差异的名称会好一点?)

协议 (Protocols)

协议凡是和传输层一起共同利用。这里提供了几个常用的协议(譬喻,几个有用的HTTP客户端和处事器实现),大大都协议需要用户可能第三方库来实现。

一个协议必需实现以下的要领,这些要领将被传输层挪用。这些回调函数将被事件轮回在正确的上下文中挪用(参考上面的上下文("Context")小节)。

connection_made(transport). 意味着传输层已经筹备好且毗连到一个实现的另一端。协议应该将传输层引用作为一个变量生存起来(这样后头就可以挪用它的 write() 及其他要领),也可以在这时发送握手请求。

data_received(data). 传输层已经从读取了部门数据。参数是一个不为空的的 bytes 工具。这个参数的巨细并没有明晰的限制。 p.data_received(b'abcdef') 应该等价于下面的语句:

p.data_received(b'abc')

p.data_received(b'def')

eof_received(). 在另一端挪用了 write_eof() 可能其他等价的要领时,这个要领将被挪用。默认的实现将挪用传输层的 close() 要领,close() 要领挪用了协议中的 connection_lost() 要领。

connection_lost(exc). 传输层已经封锁可能间断了,另一端已经安详地封锁了毗连,可能产生了异常。在前三种环境中,参数为 None;在产生了异常的环境下,参数是导致传输层间断的异常。(待定:是否需要区分看待前三种环境?)

这里是一个暗示了挪用的顺序和多样性的图:

connection_made()– exactly once

data_received()– zero or more times

eof_received()– at most once

connection_lost()– exactly once

增补: 接头用户的代码是否要做一些工作担保协议和传输协议不会被过早地GC(垃圾接纳)。

回调函数气势气魄

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大部门接口采纳回调函数也采纳位置参数。举例来说,要布置foor("abc",42)顿时挪用,你可以挪用ev.call_soon(foo,"abc",42)。要打算挪用foo(),则利用ev.call_soon(foo)。这种约定大大地淘汰了需要典范的回调函数编程的小lambda表达式的数量。

这种约定明晰的不支持要害字参数。要害字参数常用来通报可选的关于回调函数的特别信息。这答允API的优雅的改良,不消担忧是否一个要害字在某些处所被一个挪用者声明。假如你有一个必须利用要害字参数挪用的回调函数,你可以利用lambda表达式可能functools.partial。譬喻:

ev.call_soon(functools.partial(foo, "abc", repeat=42))

选择一种事件轮回的实现方法

待完成。(关于利用select/poll/epoll,以及如何改变选择。属于事件轮回计策)

协程和调治器

这是一个独立的顶层部门,因为它的状态与事件轮回接口差异。协程是可选的,并且只用回调的方法来写代码也是很好的。另一方面,只有一种调治器/协程的API实现,假如你选择了协程,那就是你独一要用的。

协同措施

一个协同措施是遵循一下约定的出产者。为了精采的文档的目标,所有的协同措施应该用@tulip.coroutine来修饰,但这并没严格要求。

协同措施利用在 PEP 380 里先容的yield from语法啦取代原始的yield语法。

这个“协同措施”的词和“出产者”的寄义雷同,是用来描写两个差异(尽量是有干系)的观念。

界说了协同措施的函数(利用tulip.coroutine修饰界说的一个函数)。假如要消除歧义的话,我们可以称这个函数为协同措施函数(coroutine function)。

通过一个协同函数得到工具。这个工具代表了一个最终会完成的计较可能I/O操纵(凡是两者都有)。我们可以称这个工具为协同措施工具(coroutine object)来消除歧义。

协程能做的工作:

功效= 从future利用yield– 直到future完成,挂起协程,然后返回future的功效,可能抛出它要通报的异常。

功效 = 从coroutine利用yield–期待别的的协程发生功效 (可能抛出一个要通报的异常)。这协程的异常必需是对别的一个协同措施的挪用。

返回功效– 为利用yield from表达式期待功效的协程返回一个功效。

抛出异常– 在协程里为利用yield from表达式期待的(措施)抛出一个异常。

挪用一个协程不会顿时执行它的代码——它仅仅是一个出产者,同时通过挪用而返回的协程确实只是一个出产者工具,它在你迭代它之前不会做任何工作。对付协程来说,有两种根基的要领来让它开始运行:以后外协程里挪用yield(假设别的的协程已经在运行了!),可能把它转换为一个Task(看下面)。

协程只有在事件轮回在运行时才气运行。

期待多个协同措施

有两个雷同wait()和as_completed(),在包concurrent.futures里的API提供来期待多个协同措施可能Future:

tulip.wait(fs, timeout=None, return_when=ALL_COMPLETED)。 这是一个由fs提供期待Future可能其他协同措施完成的协同措施。协同措施参数会封装在Task里(看下面)。这要了解返回一个Future,Future的乐成功效是一个包括了两个Future集的元组(做完(done),挂起(pending)),done是一个原始Future(或封装过的协同措施)的荟萃暗示完成(或打消),以及pending暗示休息,譬喻还没完成(可能打消)。可选参数timeout和return_when与concurrent.futures.wait()里的参数都有同样的意思和默认值:timeout,假如不是None,则为全部的操纵指定一个timeout;return_when,指定什么时候遏制。常量FIRST_COMPLETED,FIRST_EXCEPTION,ALL_COMPLETED利用沟通的值界说同时在 PEP 3148里有沟通的意思:

ALL_COMPLETED(default): 期待,知道所有的Future处理惩罚了可能完成了 (可能直到超时产生)。

FIRST_COMPLETED: 期待,知道至少一个Future做好了可能打消(可能直到超时产生)。

FIRST_EXCEPTION: 期待,知道至少一个Future由于异常而做好(非打消) (这种从过滤器中解除打消的Future是很神奇的,但PEP 3148 就用这种要领里做了。)

tulip.as_completed(fs, timeout=None). 返回一个值为Future的迭代器; 期待乐成的值,直到下一个Future可能协同措施从fs中完成都处于期待状态, 同时返回它本身的功效 (可能抛出它的异常)。可选参数timeout与concurrent.futures.wait()里的参数都有同样的意思和默认值: 当存在超时的时候, 下一个由迭代器返回的Future在期待的时候会抛出异常TimeoutError。 利用列子:

for f in as_completed(fs):

   result = yield from f  # May raise an exception.

   # Use result.

任务(Task)

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任务(Task)是一个打点独立运行子措施的工具。Task接口和Future接口是一样的。假如子措施完成可能抛出异常,那么与之关联的任务也就完成了。返回的功效就是相应任务的功效,抛出的异常就是相应任务的异常。

假如打消一个尚未完成的任务,将会阻止关联的子措施继承执行。在这种环境下,子措施将会吸收到一个异常,以更好地处理惩罚这个打消呼吁。虽然,子措施不必然要处理惩罚这个异常。这种机制通过挪用生成器尺度的  close() 要领,这个在 PEP 342 中有描写。

任务对付子措施间的交互以及基于回调的框架(譬喻 Twisted)也很有用。将一个子措施转化成任务之后,就可以将回调函数加到任务里。

你大概会问,为什么不将所有子措施都转化成任务? @tulip.coroutinedecorator 可以实现这个任务。这样的话,假如一个子措施挪用了别的的子措施(可能其他巨大环境),那么整个措施将会变得相当慢。在巨大环境下,保持子措施比转换成任务要快得多。

调治器

调治器没有果真的接口。你可以利用 future 和 task 的 yield 和调治器举办交互。实际上,调治器并没有一个详细的类实现。通过利用事件轮回的民众接口,Future 和 Task 类表示了调治器的行为。所以纵然换了第三方的事件轮回实现,调治器特性也可以利用。

睡眠

尚未完成的:yield sleep(秒). 可以用 sleep(0) 来挂起并查询I/O。

协同措施与协议

利用协同措施去实现协议的最好要领坑农是利用一个流缓存,这缓存利用data_received()来填凑数据,同时可以或许利用像read(n)和readline()等返回一个Future的要领来异步读取数据。当链接封锁时,read()要领应该返回一个Future,这Future的功效会是'',可能假如connection_closed()由于异常而被挪用,则抛出一个异常。

要写入数据的话,在transport上的write()(及同范例的)要领可以或许利用——这些不会返回一个Future。应该提供用于配置和在挪用了connection_made()时开始协同措施的一个尺度的协议实现。

增补:更多的类型。

打消

增补。当一个任务被打消了,它的协同措施会在它从调治措施中放弃的任何一个处所中看到异常(譬喻大概在操纵中放弃)。我们需要讲清楚要抛出什么异常。

再次增补:超时。

已知问题

调试的API? 譬喻 一些可以或许记录大量质料的可能是记录不常用条件的 (就像行列填充比排空快)可能甚至回调函数淹灭大量时间…

我们需要内省的API吗?譬喻请求读回调函数返回一个文件描写符。可能当下一个调治的(回调函数)被挪用时。可能由回调函数注册了的一些文件描写符。

传输大概需要一个要领来试着返回socket的地点(和别的的要领返回对等的地点)。尽量这是依赖于socket的范例,同时这并不老是一个socket;然后就应该返回None。(作为选择,可以有个要领来返回socket自身——但可以想到一个没有利用socket来实现IP链接,那它应该怎么做呢?)

需要处理惩罚os.fokd()。(这大概在Tulip的环境下会上升到选择器类。)

也许start_serving()需要一个要领来传入到一个当前的socket(譬喻gunicorn就需要这个)。create_connection()也有同样的问题。

我们也许会先容一些明晰的锁,尽量利用起来有点疾苦,因为我们不能利用with锁:阻塞语法(因为要期待一个锁的话,我们就要用yield from了,这是with语句不能做到的)。

是否要支持数据报协议、链接。大概要更多的套接字I/O要领,譬喻sock_sendto()和sock_recvfrom()。可能用户客户本身编写(这不是火箭科学)。有它的来由去包围write(),writelines(),data_received()到一个单一的数据报?(Glyph推荐后者。)然后用什么来取代write()?最后,我们需要支持无毗连数据报协议吗?(这意味着要封装sendto()和recvfrom()。)

我们大概需要API来节制各类超市。譬喻我们大概想限制在理会DNS、链接、SSL握手、空闲链接、甚至是每个会话里耗损的时间。也许有能充实的插手timeout的要害字参数到一些要领里,和其他可以或许巧妙地通过call_later和Task.cancel()来实现超时。但大概有些要领需要默认的超时时间,同时我们大概想改变这种类型的全局操纵的默认值。(譬喻,每个事件轮回)。

一个NodeJS气势气魄的事件触发器?可能把这个作为一个单独的教程?这其实在用户空间做是足够容易的,尽量大概放在尺度化里好一点(看https://github.com/mnot/thor/blob/master/thor/events.py和https://github.com/mnot/thor/blob/master/doc/events.md 举的例子。)

参考文献

PEP 380 来自于TBD:Greg Ewing的教程描写yield的语义。

PEP 3148 描写concurrent.futures.Future.

PEP 3153,固然被拒绝了, 但很好的描写了疏散传输和协议的需要。

Tulip repo: http://code.google.com/p/tulip/

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Nick Coghlan在一些配景下写的一个很好的博客条目,关于异步I/O差异处理惩罚、gevent、以及奈何利用future就像wihle、for和with的观念的思想, : http://python-notes.boredomandlaziness.org/en/latest/pep_ideas/async_programming.html

TBD: 有关Twisted、Tornado、ZeroMQ、pyftpdlib、libevent、libev、pyev、libuv、wattle等的参考

鸣谢

除了PEP 3153之外, 受到的影响包罗 PEP 380 and Greg Ewing的yield from的教程, Twisted, Tornado, ZeroMQ, pyftpdlib, tulip (作者的诡计是想把这些全部综合起来), wattle (Steve Dower的相反的提议), 2012年9月到12月在python-ideas上大量接头, 一个与Steve Dower和 Dino Viehland在Skype上的会话, 和Ben Darnell的电子邮件交换, 一个Niels Provos的听众 (libevent原始作者),两场和几个Twisted开拓者的面劈面集会会议, 包罗了 Glyph、Brian Warner、David Reid、 以及Duncan McGreggor。同样的,作者前期在为Google App Engine的NDB库的异步支持也有重要的影响。

 

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