Python如何透過future處理並發問題的實例詳解

這篇文章主要介紹了Python透過future處理並發問題，非常不錯，具有參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下

future初識

透過下面腳本來對future進行一個初步了解：

#範例1：普通透過循環的方式

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)

    範例2：透過future方式實現，這裡對上面的部分程式碼進行了重複使用

 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)

    分別運作三次，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模組和asyncio模組的重要元件

#從python3.4開始標準函式庫中有兩個名為Future的類別：concurrent.futures.Future和asyncio.Future
這兩個類別的作用相同：兩個Future類別的實例都表示可能完成或尚未完成的延遲計算。與Twisted中的Deferred類別、Tornado框架中的Future類別的功能類似

注意：通常情況下自己不應該創建future，而是由並發框架(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，才會建立concurrent.futures.Future實例。
如：Executor.submit()方法的參數是一個可呼叫的對象，呼叫這個方法後會為傳入的可呼叫物件排定時間，並傳回一個

future

客戶端程式碼不能應該改變future的狀態，並發框架在future表示的延遲計算結束後會改變期物的狀態，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，回傳值是布林值，指明future連結的可呼叫物件是否已經執行。客戶端程式碼通常不會詢問future是否運行結束，而是會等待通知。因此兩個Future類別都有.add_done_callback()方法，這個方法只有一個參數，型別是可呼叫的對象，future運行結束後會呼叫指定的可呼叫對象。

.result()方法是在兩個Future類別中的作用相同：傳回可呼叫物件的結果，或是重新拋出執行可呼叫的物件時拋出的例外。但是如果future沒有運行結束，result方法在兩個Futrue類別中的行為差異非常大。

對concurrent.futures.Future實例來說，呼叫.result()方法會阻塞呼叫方所在的線程，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方法不支援設定超時時間，在取得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__方法呼叫各個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

關於future.as_completed函數的使用，這裡我們用了兩個循環，一個用於創建並排定future,另外一個用於獲取future的結果

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):
 cc_list = cc_list[:5]
 with futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=3) as executor:
 to_do = []
 for cc in sorted(cc_list):
  future = executor.submit(download_one,cc)
  to_do.append(future)
  msg = "Secheduled for {}:{}"
  print(msg.format(cc,future))
 results = []
 for future in futures.as_completed(to_do):
  res = future.result()
  msg = "{}result:{!r}"
  print(msg.format(future,res))
  results.append(res)
 return len(results)
if __name__ == '__main__':
 main(download_many)

    結果如下：

注意：Python程式碼是無法控制GIL，標準庫中所有執行阻塞型IO操作的函數，在等待作業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，下面透過它啟動進程

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，使用這個模組能繞過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

以上是Python如何透過future處理並發問題的實例詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！