同步与异步,回调与协程
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概念上下文:
同步的方式:
异步加回调的方式:
异步协程方式:
总结:
这里分享一个 协程原理到实现,全局分析丨协程的切换与调度视频点击查看:「链接」
正文
概念上下文:
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当提到同步与异步,大家不免会想到另一组词语:阻塞与非阻塞。通常,同时提到这个这几个词语一般实在讨论network io的时候,在《unix network programming》中有详尽的解释,网络中也有许多讲解生动的文章。
本文所讨论的同步与异步,是指对于请求的发起者,是否需要等到请求的结果(同步),还是说请求完毕的时候以某种方式通知请求发起者(异步)。在这个语义环境下,阻塞与非阻塞,是指请求的受理者在处理某个请求的状态,如果在处理这个请求的时候不能做其它事情(请求处理时间不确定),那么称之为阻塞,否则为非阻塞。
举个例子,我去柜台办理业务,那我是请求者,柜员时受理者。如果我在柜台一直等着柜员办理,直到办理完毕,那么对于我来说,就是同步的;如果我只是在柜员那里登记,然后到一边歇着,等柜员办理完毕之后告诉我结果,那么就是异步的。对于柜员,办理业务的时候可能需要等待打印机打印,如果在这个时候柜员去处理其他人的业务,那么就是非阻塞的,如果一定得到把我的业务办完再接待下一位顾客,那么就是阻塞的。
同步的方式:
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python的urllib2提供了http请求的功能,我们来看看代码:
运行结果:
45706 121483 http_blockway cost 2.22000002861
注意:对代码运行的时间应该多次执行求平均值,这里只是简单作为参考。下同。
异步加回调的方式:
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如果发出了请求就立即返回,这个时候程序可以做其他事情,等请求完成了时候通过某种方式告知结果,然后请求者再继续再来处理请求结果,那么我们称之为异步,最常见的就是回调(callback),在python中,tornado提供了异步的http请求。对于上面的场景,我们来看看代码:
运行结果:
http_callback_way cost 0.759999990463
从代码可以看到,对请求的结果是放在一个额外的函数(handle_result)中进行的,这个处理函数在发出请求的时候注册的,这就是回调。从运行结果可以看到,在发出第一个请求之后就立即返回了(先于请求结果),而且运行时间大为缩短,这就是异步的优势所在:不用在IO上等待,在单核CPU上就有更好的性能。但是callback这种形式,导致代码逻辑因为异步请求分离,不符合人类的思维习惯,因为不直观。再来看一个很常见的例子:请求一个网址A,根据网页的内容来确定是接着访问B还是C,如果使用异步,那代码是这样的:
代码表达的逻辑是连贯的,但代码的变现形式却是割裂的,在这里分散到了三个函数里面。对于程序员来说,这样的代码难以阅读,不容易看一眼就大概明白其意图,而且这样的代码是难以维护的,更糟糕的是,编程实现中还得保存或者传递上下文(比如函数中的参数 another1, another2)。
异步协程方式:
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这个时候协程就出马了,本来是异步调用,但是程序上看上去变成了“同步”。关于协程,python中可以用原声的generator,也可以使用更严格的greenlet。首先来看看tornado封装的协程:
运行结果:
http_generator_way cost 1.05999994278
从运行结果可以看到,效率还是优于同步的,而代码看起来是顺序执行的,但事实上有某种意义上的并行。代码中使用了decorator 和 yield关键字,在看看使用gevent的代码:
代码中没有特殊的关键字,使用的API也是跟同步方式一样的,这就是gevent的牛逼之处,通过monkey_patch就是原来的同步API变成异步,gevent的介绍可以参见《gevent调度流程解析》。
总结:
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