asyncio如何實現Python非同步程式設計？

asyncio 的工作原理

非同步程式設計使程式能夠繼續運行，而無需等待輸入或輸出(I/O) 操作完成，從而提高效能和回應能力。實作非同步程式設計的一個流行的 Python 函式庫是 asyncio。

基礎

在深入研究asyncio 的工作原理之前，讓我們先考慮一些基本概念：

• 生成器： 生成器是產生值的Python對象，允許暫停它們的執行並
• 協程： 協程是使用 async def 關鍵字建立的非同步產生器。它們使用 await 關鍵字暫停和恢復執行。

asyncio 架構

asyncio 的核心涉及三個關鍵組件：

• 任務：這些封裝了協程並與
• Futures：它們保存非同步操作的結果或異常，並在它們可用時通知任務。
• 事件循環：此調度並運行任務，驅動非同步執行。

I/O實作

asyncio 中的非同步 I/O 是透過事件循環和 select() 函數實現的。選擇監視套接字的資料可用性或寫入準備。

1. 執行 I/O 操作時，asyncio 評估是否可以立即處理資料。
2. 如果套接字需要進一步操作，asyncio 使用 select() 註冊它並為其建立一個 future。
3. 等待這些 future 的任務暫停
4. 事件循環呼叫select()，等待socket事件。
5. 如果事件發生，則對應的future被設定為done，表示資料可用。
6. 關聯任務喚醒並恢復協程，然後協程讀取或寫入資料。

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使用asyncio進行非同步程式設計允許事件循環處理I/O操作，而其他任務則繼續並發運作。這會產生一個響應迅速且高效的程序，可以最佳地利用可用資源，特別是在涉及大量 I/O 操作或長時間運行的任務的應用程式中。

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