python基礎教程：非同步IO 之程式設計例子
我們講以Python 3.7 上的asyncio為例講解如何使用Python的非同步IO。
如果你的系統中還沒有 Python 3.7，你可以參考Python的虛擬環境一文，來建立你的 Python 3.7 的虛擬環境。
建立第一個協程
Python 3.7 推薦使用 async/await 語法來宣告協程，來編寫非同步應用程式。我們來建立第一個協程函式：首先列印一行“你好”，等待1秒鐘後再列印“猿人學”。
sayhi()函式通過 async 宣告為協程函式，較之前的修飾器宣告更簡潔明瞭。
在實踐過程中，什麼功能的函式要用async宣告為協程函式呢？就是那些能發揮非同步IO效能的函式，比如讀寫檔案、讀寫網路、讀寫資料庫，這些都是浪費時間的IO操作，把它們協程化、非同步化從而提高程式的整體效率（速度）。
sayhi()函式是通過 asyncio.run() 來執行的，而不是直接呼叫這個函式（協程）。因為，直接呼叫並不會把它加入排程日程，而只是簡單的返回一個協程物件：
那麼，如何真正執行一個協程呢？asyncio 提供了三種機制：
（1）asyncio.run() 函式，這是非同步程式的主入口，相當於C語言中的main函式。
（2）用await等待協程，比如上例中的 await asyncio.sleep(1) 。再看下面的例子，我們定義了協程 say_delay() ，在main()協程中呼叫兩次，第一次延遲1秒後列印“你好”，第二次延遲2秒後列印“猿人學”。這樣我們通過 await 運行了兩個協程。
從起止時間可以看出，兩個協程是順序執行的，總共耗時1+2=3秒。
（3）通過 asyncio.create_task() 函式併發執行作為 asyncio 任務（Task） 的多個協程。下面，我們用create_task()來修改上面的main()協程，從而讓兩個say_delay()協程併發執行：
從執行結果的起止時間可以看出，兩個協程是併發執行的了，總耗時等於最大耗時2秒。
asyncio.create_task() 是一個很有用的函式，在爬蟲中它可以幫助我們實現大量併發去下載網頁。在Python 3.6中與它對應的是 ensure_future() 。
可等待物件（awaitables）
可等待物件，就是可以在 await 表示式中使用的物件，前面我們已經接觸了兩種可等待物件的型別：協程和任務，還有一個是低層級的Future。
asyncio模組的許多API都需要傳入可等待物件，比如 run(), create_task() 等等。
（1）協程
協程是可等待物件，可以在其它協程中被等待。協程兩個緊密相關的概念是：
- 協程函式：通過 async def 定義的函式；
- 協程物件：呼叫協程函式返回的物件。
[圖片上傳失敗...(image-47fa5e-1557555679760)]
執行上面這段程式，結果為：
co is now is 1548512708.2026224 now is 1548512708.202648
可以看到，直接執行協程函式 whattime()得到的co是一個協程物件，因為協程物件是可等待的，所以通過 await 得到真正的當前時間。now2是直接await 協程函式，也得到了當前時間的返回值。
（2）任務
前面我們講到，任務是用來排程協程的，以便併發執行協程。當一個協程通過 asyncio.create_task() 被打包為一個 任務，該協程將自動加入程式排程日程準備立即執行。
create_task()的基本使用前面例子已經講過。它返回的task通過await來等待其執行完。如果，我們不等待，會發生什麼？“準備立即執行”又該如何理解呢？先看看下面這個例子：
執行這段程式碼的情況是這樣的：
首先，1秒鐘後列印一行，這是第13，14行程式碼執行的結果：
calling:0, now is 09:15:15
接著，停頓1秒後，連續列印4行：
calling:1, now is 09:15:16 calling:2, now is 09:15:16 calling:3, now is 09:15:16 calling:4, now is 09:15:16
從這個結果看， asyncio.create_task() 產生的4個任務，我們並沒有 await ，它們也執行了。關鍵在於第18行的 await ，如果把這一行去掉或是sleep的時間小於1秒（比whattime()裡面的sleep時間少即可），就會只看到第一行的輸出結果而看不到後面四行的輸出。這是因為，main()不sleep或sleep少於1秒鐘，main()就在whattime()還未來得及列印結果（因為，它要sleep 1秒）就退出了，從而整個程式也退出了，就沒有whattime()的輸出結果。
再來理解一下 “準備立即執行” 這個說法。它的意思就是，create_task()只是打包了協程並加入排程佇列還未執行，並準備立即執行，什麼時候執行呢？在“主協程”（呼叫create_task()的協程）掛起的時候，這裡的“掛起”有兩個方式：
一是，通過 await task 來執行這個任務；
另一個是，主協程通過 await sleep 掛起，事件迴圈就去執行task了。
我們知道，asyncio是通過事件迴圈實現非同步的。在主協程 main()裡面，沒有遇到 await 時，事件就是執行main()函式，遇到 await 時，事件迴圈就去執行別的協程，即create_task()生成的whattime()的4個任務，這些任務一開始就是 await sleep 1秒。這時候，主協程和4個任務協程都掛起了，CPU空閒，事件迴圈等待協程的訊息。
如果main()協程只sleep了0.1秒，它就先醒了，給事件迴圈發訊息，事件迴圈就來繼續執行main()協程，而main()後面已經沒有程式碼，就退出該協程，退出它也就意味著整個程式退出，4個任務就沒機會列印結果；
如果main()協程sleep時間多餘1秒，那麼4個任務先喚醒，就會得到全部的列印結果；
如果main()的18行sleep等於1秒時，和4個任務的sleep時間相同，也會得到全部列印結果。這是為什麼呢？
我猜想是這樣的：4個任務生成在前，第18行的sleep在後，事件迴圈的訊息響應可能有個先進先出的順序。後面深入asyncio的程式碼專門研究一下這個猜想正確與否。
（3）Future
它是一個低層級的可等待物件，表示一個非同步操作的最終結果。目前，我們寫應用程式還用不到它，暫不學習。
asyncio非同步IO協程總結
協程就是我們非同步操作的片段。通常，寫程式都會把全部功能分成很多不同功能的函式，目的是為了結構清晰；進一步，把那些涉及耗費時間的IO操作（讀寫檔案、資料庫、網路）的函式通過 async def 非同步化，就是非同步程式設計。
那些非同步函式（協程函式）都是通過訊息機制被事件迴圈管理排程著，整個程式的執行是單執行緒的，但是某個協程A進行IO時，事件迴圈就去執行其它協程非IO的程式碼。當事件迴圈收到協程A結束IO的訊息時，就又回來執行協程A，這樣事件迴圈不斷在協程之間轉換，充分利用了IO的閒置時間，從而併發的進行多個IO操作，這就是非同步IO。
寫非同步IO程式時記住一個準則：需要IO的地方非同步。其它地方即使用了協程函式也是沒用的。