前面，我們從大的結構上認識了最新的Python 3.7里面的asyncio標準庫。接下來，我們就開始一點一點的來學習asyncio的使用。

一、安裝 Python 3.7

我的系統(tǒng)是 Ubuntu 16.04，里面有 Python 2.7 和 Python 3.6。2.7是系統(tǒng)自帶的，其它系統(tǒng)軟件對此有依賴，不能破壞。3.6 是通過ppa源apt install的，然后通過 virtualenvwrapper 管理虛擬環(huán)境。同樣的，安裝3.7也是用ppa源。

安裝python3.7-dev包的目的是編譯C/C++模塊時需要Python.h等頭文件。安裝好后，建立一個Python 3.7 的虛擬環(huán)境，就叫 py3.7 吧：

mkvirtualenv -p python3.7 py3.7

建立好虛擬環(huán)境，通過命令：workon py3.7 就可以使用 3.7 了。

Windows 的安裝可以移步猿人學網(wǎng)站，閱讀《Python開發(fā)環(huán)境的安裝配置》這篇文章，里面有詳細說明。

二、創(chuàng)建第一個協(xié)程

Python 3.7 推薦使用 async/await 語法來聲明協(xié)程，來編寫異步應用程序。我們來創(chuàng)建第一個協(xié)程函數(shù)：首先打印一行“你好”，等待1秒鐘后再打印“猿人學”。

sayhi()函數(shù)通過 async 聲明為協(xié)程函數(shù)，較之前的修飾器聲明更簡潔明了。

在實踐過程中，什么功能的函數(shù)要用async聲明為協(xié)程函數(shù)呢？就是那些能發(fā)揮異步IO性能的函數(shù)，比如讀寫文件、讀寫網(wǎng)絡、讀寫數(shù)據(jù)庫，這些都是浪費時間的IO操作，把它們協(xié)程化、異步化從而提高程序的整體效率（速度）。

sayhi()函數(shù)是通過 asyncio.run()來運行的，而不是直接調用這個函數(shù)（協(xié)程）。因為，直接調用并不會把它加入調度日程，而只是簡單的返回一個協(xié)程對象：

那么，如何真正運行一個協(xié)程呢？asyncio 提供了三種機制：

（1）asyncio.run() 函數(shù)，這是異步程序的主入口，相當于C語言中的main函數(shù)。

（2）用await等待協(xié)程，比如上例中的 await asyncio.sleep(1) 。再看下面的例子，我們定義了協(xié)程 say_delay() ，在main()協(xié)程中調用兩次，第一次延遲1秒后打印“你好”，第二次延遲2秒后打印“猿人學”。這樣我們通過 await 運行了兩個協(xié)程。

從起止時間可以看出，兩個協(xié)程是順序執(zhí)行的，總共耗時1+2=3秒。

（3）通過 asyncio.create_task() 函數(shù)并發(fā)運行作為 asyncio 任務（Task） 的多個協(xié)程。下面，我們用create_task()來修改上面的main()協(xié)程，從而讓兩個say_delay()協(xié)程并發(fā)運行：

從運行結果的起止時間可以看出，兩個協(xié)程是并發(fā)執(zhí)行的了，總耗時等于最大耗時2秒。

asyncio.create_task() 是一個很有用的函數(shù)，在爬蟲中它可以幫助我們實現(xiàn)大量并發(fā)去下載網(wǎng)頁。在Python 3.6中與它對應的是 ensure_future()。

三、可等待對象（awaitables）

可等待對象，就是可以在 await 表達式中使用的對象，前面我們已經(jīng)接觸了兩種可等待對象的類型：協(xié)程和任務，還有一個是低層級的Future。

asyncio模塊的許多API都需要傳入可等待對象，比如 run(), create_task() 等等。

（1）協(xié)程

協(xié)程是可等待對象，可以在其它協(xié)程中被等待。協(xié)程兩個緊密相關的概念是：

• 協(xié)程函數(shù)：通過 async def 定義的函數(shù)；

• 協(xié)程對象：調用協(xié)程函數(shù)返回的對象。

運行上面這段程序，結果為：

co is  <class 'coroutine'>

now is 1548512708.2026224

now is 1548512708.202648

可以看到，直接運行協(xié)程函數(shù) whattime()得到的co是一個協(xié)程對象，因為協(xié)程對象是可等待的，所以通過 await 得到真正的當前時間。now2是直接await 協(xié)程函數(shù)，也得到了當前時間的返回值。

（2）任務

前面我們講到，任務是用來調度協(xié)程的，以便并發(fā)執(zhí)行協(xié)程。當一個協(xié)程通過 asyncio.create_task() 被打包為一個 任務，該協(xié)程將自動加入程序調度日程準備立即運行。

create_task()的基本使用前面例子已經(jīng)講過。它返回的task通過await來等待其運行完。如果，我們不等待，會發(fā)生什么？“準備立即運行”又該如何理解呢？先看看下面這個例子：

運行這段代碼的情況是這樣的：

首先，1秒鐘后打印一行，這是第13，14行代碼運行的結果：

calling:0, now is 09:15:15 

接著，停頓1秒后，連續(xù)打印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(chǎn)生的4個任務，我們并沒有await，它們也執(zhí)行了。關鍵在于第18行的 await，如果把這一行去掉或是sleep的時間小于1秒（比whattime()里面的sleep時間少即可），就會只看到第一行的輸出結果而看不到后面四行的輸出。這是因為，main()不sleep或sleep少于1秒鐘，main()就在whattime()還未來得及打印結果（因為，它要sleep1秒）就退出了，從而整個程序也退出了，就沒有whattime()的輸出結果。

再來理解一下“準備立即執(zhí)行”這個說法。它的意思就是，create_task()只是打包了協(xié)程并加入調度隊列還未執(zhí)行，并準備立即執(zhí)行，什么時候執(zhí)行呢？在“主協(xié)程”（調用create_task()的協(xié)程）掛起的時候，這里的“掛起”有兩個方式：

一是，通過 await task 來執(zhí)行這個任務；

另一個是，主協(xié)程通過 await sleep 掛起，事件循環(huán)就去執(zhí)行task了。

我們知道，asyncio是通過事件循環(huán)實現(xiàn)異步的。在主協(xié)程 main()里面，沒有遇到 await 時，事件就是執(zhí)行main()函數(shù)，遇到 await 時，事件循環(huán)就去執(zhí)行別的協(xié)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(xié)程和4個任務協(xié)程都掛起了，CPU空閑，事件循環(huán)等待協(xié)程的消息。

如果main()協(xié)程只sleep了0.1秒，它就先醒了，給事件循環(huán)發(fā)消息，事件循環(huán)就來繼續(xù)執(zhí)行main()協(xié)程，而main()后面已經(jīng)沒有代碼，就退出該協(xié)程，退出它也就意味著整個程序退出，4個任務就沒機會打印結果；

如果main()協(xié)程sleep時間多余1秒，那么4個任務先喚醒，就會得到全部的打印結果；

如果main()的18行sleep等于1秒時，和4個任務的sleep時間相同，也會得到全部打印結果。這是為什么呢？

我猜想是這樣的：4個任務生成在前，第18行的sleep在后，事件循環(huán)的消息響應可能有個先進先出的順序。后面深入asyncio的代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對象，表示一個異步操作的最終結果。目前，我們寫應用程序還用不到它，暫不學習。

總結

協(xié)程就是我們異步操作的片段。通常，寫程序都會把全部功能分成很多不同功能的函數(shù)，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（讀寫文件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡）的函數(shù)通過 async def 異步化，就是異步編程。

那些異步函數(shù)（協(xié)程函數(shù)）都是通過消息機制被事件循環(huán)管理調度著，整個程序的執(zhí)行是單線程的，但是某個協(xié)程A進行IO時，事件循環(huán)就去執(zhí)行其它協(xié)程非IO的代碼。當事件循環(huán)收到協(xié)程A結束IO的消息時，就又回來執(zhí)行協(xié)程A，這樣事件循環(huán)不斷在協(xié)程之間轉換，充分利用了IO的閑置時間，從而并發(fā)的進行多個IO操作，這就是異步IO。

寫異步IO程序時記住一個準則：需要IO的地方異步。其它地方即使用了協(xié)程函數(shù)也是沒用的。

網(wǎng)絡爬蟲就是異步IO的用武之地，接下來的文章，我們就來實現(xiàn)一個異步IO爬蟲，敬請期待。