網站搭建筆記精簡版-廖雪峰教程學習@[三川水祭]
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目錄

什麼是IO
非同步IO的背景知識
Web app骨架搭建
asyncio函式與aiohttp函式詳解

什麼是IO

IO意思是輸入與輸出，本地是記憶體，外地是磁碟或網頁，本地往外地傳送資料叫做輸出Output，本地接收外地傳送的資料叫做Input。IO包括同步IO與非同步IO。舉個栗子，背景是記憶體往磁碟寫資料，記憶體輸出這個資料需要0.1s，而磁碟接收這個資料需要10s
同步IO：當記憶體輸出完資料後，處於等待狀態，等磁碟接收完資料後繼續執行接下來的步驟
非同步IO

：當記憶體輸出完資料後，懶得等磁碟慢悠悠的寫，就直接搞別的事情去了，等磁碟寫完後，通知記憶體，然後記憶體才與磁碟繼續往下執行專案。
而磁碟通知記憶體有兩種方式，分別為回撥模式與輪詢模式。
回撥模式：磁碟直接過去呼叫記憶體，開展下一步工作。
輪詢模式：磁碟發個資訊給記憶體，告訴記憶體已經完成工作，可開展下一步工作了，而記憶體在搞別的事情的時候則需要時不時的看一下訊息，確定磁碟是否完成。當接收到訊息後，才與磁碟共同開展下一步工作。

非同步IO背景知識

面臨問題：CPU執行速度高而IO裝置執行速度低（龜速）。
解決方法：多執行緒和多程序、非同步IO。
多執行緒的缺點：當執行緒數量較多時候，CPU資源主要用線上程之間的切換上，真正搞程式碼的資源少，效能嚴重下降。
程序

：系統進行資源分配和排程的一個獨立單位，有自己的記憶體空間
執行緒：是CPU排程和分派的基本單位，共享程序記憶體資源。
協程：使用yield函式，不斷的在子程式之間進行切換的單條執行緒。是一種輕量級的執行緒，可以在不加鎖的情況下訪問全域性變數。
迭代器：iter函式，迭代的物件從第一個元素開始訪問，直到所有元素訪問完後才可結束，或者通過StopIteration強制結束。物件可以使列表、元組和字串。
生成器：yield函式，執行到當前進行阻塞，n = yield r的意思是當前函式接收到資料後將值傳遞給n，若n為None，則不執行，反之向下執行迴圈到該條函式處，阻塞，返回r，等待接收新一輪n值。
迭代器與生成器參考

該網頁。網頁下的評論有更詳細的解釋。

Web app骨架搭建

該部分使用asyncio處理非同步IO程式設計，實現單執行緒併發操作。進而使用aiohttp網路框架建立TCP網路伺服器，不斷使用輪詢模式接收瀏覽器相應，通過解析瀏覽器發過來的請求，尋找相應的coroutine類執行函式，返回相應的Body response。coroutine類表示可併發且帶有生成器的執行函式。

import logging; logging.basicConfig(level=logging.INFO)

import asyncio, os, json, time
from datetime import datetime

from aiohttp import web

# 將生成器index函式標記為coroutine
async def index(request):
    # 相應的格式，注意加上content_type='text/html'屬性，否則會顯示為下載檔案。
    return web.Response(body=b'<h1>Awesome</h1>', content_type='text/html')

async def init(loop):
    app = web.Application(loop=loop)
    # 連結index函式與‘/'物件，當接收到GET '/'時候，延遲兩秒，伺服器返回Index。
    app.router.add_route('GET', '/', index)
    # 建立TCP服務，等待請求。
    srv = await loop.create_server(app.make_handler(), '127.0.0.1', 9000)
    # 生成日誌資訊
    logging.info('server started at http://127.0.0.1:9000...')
    return srv

# 使用輪詢模式保證協程執行
loop = asyncio.get_event_loop()
# s使用init函式建立TCP服務，等待瀏覽器連結，並使用相關函式進行相應。
loop.run_until_complete(init(loop))
# 一直等著瀏覽器的連結請求。
loop.run_forever()

asyncio函式與aiohttp函式詳解

asyncio函式：實現非同步IO程式設計的函式。可利用一下程式碼進行實驗。可參考本網頁。

import asyncio

# async等價於@asyncio.coroutine，將wget這個generator函式標記為coroutine物件
# 之後將該協程物件扔到get_event_loop函式中執行，實現非同步IO操作。
async def wget(host):
    print('wget %s...' % host)
    connect = asyncio.open_connection(host, 80)
    # 呼叫connect，返回讀與寫兩個IO，分別負責本地接收網頁傳送的訊息與向網頁傳送訊息兩種模式。
    # await類似於yield from生成器
    reader, writer = await connect
    header = 'GET / HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n' % host
    writer.write(header.encode('utf-8'))
    # drain函式就是將write到快取區的東西flush一下，提交給網頁。
    await writer.drain()
    while True:
        # 迴圈讀取網頁返回來的資訊
        line = await reader.readline()
        # 可檢視讀取的具體資訊是什麼
        #print(line)
        # 當讀到'\r\n'時候代表網頁相應頭已經讀取完成，之後就是body部分。
        if line == b'\r\n':
            break
        print('%s header > %s' % (host, line.decode('utf-8').rstrip()))
    # Ignore the body, close the socket
    writer.close()

# 使用輪詢模式保證協程執行
loop = asyncio.get_event_loop()
# 將多個coroutine物件封裝成一個Task任務列表
tasks = [wget(host) for host in ['www.sina.com.cn', 'www.sohu.com', 'www.163.com']]
# 使用asyncio.wait(task)將任務併發執行。
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()

aiohttp:aiohttp則是基於asyncio實現的HTTP框架,直接呼叫裡面的函式就可使實現簡單的本地HTTP伺服器搭建。可利用一下程式碼進行實驗。想了解具體機制的參考本網頁，想了解函式中add_route機制的參考本網頁。

import logging; logging.basicConfig(level=logging.INFO)
import asyncio

from aiohttp import web

# 將生成器index函式標記為coroutine
async def index(request):
    # 延時兩秒後繼續執行之後的步驟
    await asyncio.sleep(2)
    # 相應的格式，注意加上content_type='text/html'屬性，否則會顯示為下載檔案。
    return web.Response(body=b'<h1>Index</h1>', content_type='text/html')

# 將生成器hello函式標記為coroutine
async def hello(request):
    # 延時兩秒後繼續執行之後的步驟
    await asyncio.sleep(2)
    text = '<h1>hello, %s!</h1>' % request.match_info['name']
    # 相應的格式，head會自動生成，自己負責寫body即可。
    return web.Response(body=text.encode('utf-8'), content_type='text/html')

# 將生成器init函式標記為coroutine
async def init(loop):
    app = web.Application(loop=loop)
    # 連結index函式與‘/'物件，當接收到GET '/'時候，延遲兩秒，伺服器返回Index。
    app.router.add_route('GET', '/', index)
    # 連結index函式與‘/hello/{name}'物件，當接收到GET '/hello/{name}'時候，
    # 延遲兩秒，伺服器取出{name}物件，並構造新的body進行返回。
    app.router.add_route('GET', '/hello/{name}', hello)
    # 建立TCP服務，等待請求。
    srv = await loop.create_server(app.make_handler(), '127.0.0.1', 8000)
    # 顯示日誌資訊。
    logging.info('server started at http://127.0.0.1:9000...')
    return srv

# 使用輪詢模式保證協程執行
loop = asyncio.get_event_loop()
# s使用init函式建立TCP服務，等待瀏覽器連結，並使用相關函式進行相應。
loop.run_until_complete(init(loop))
# 一直等著瀏覽器的連結請求。
loop.run_forever()

在瀏覽器輸入localhost:8000，等兩秒，網頁會接收到返回資訊並顯示為index。接下來在瀏覽器輸入localhost:8000/hello/handsome，等兩秒，網頁顯示hello， handsome！。
參考部落格
廖雪峰的官方網站
python之aiohttp原始碼解析——add_route和middleware的工作方式
程序、執行緒、協程之概念理解