简单了解一下事件循环(Event Loop)

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一个有思想的程序猿，终身学习实践者，目前在一个创业团队任team lead，技术栈涉及Android、Python、Java和Go，这个也是我们团队的主要技术栈。

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0x00 事件循环(Event Loop)

在前文《为何你还不懂得如何使用Python协程

》 中提到协程是通过asyncio包中的高级API来启动的。而asyncio模块中的核心就是事件循环(Event Loop)。它可用于执行异步任务、事件回调、执行网络IO操作和运行子进程。官方的文档也是建议开发者应该尽量使用asyncio包提供的高级的API，避免直接使用Event Loop对象中的方法。

系统提供的底层能力的功能模块例如网络连接、文件IO等都会使用到loop。

大多数情况下，这些高级API可以满足众多使用场景，但作为一个有追求的猿类，应该要有一点点探索的精神，看看在asyncio封装之下的Event Loop。

获取Event Loop对象

• asyncio.get_running_loop()
  
  获取当前系统线程正在使用的loop对象
• asyncio.get_event_loop()
  
  获取当前正在使用的loop对象。如果当前系统线程还没有loop对象，那么就会创建一个新的loop对象，并使用asyncio.set_event_loop(loop)方法设置到当前系统线程中。
• asyncio.new_event_loop()
  
  创建一个新的loop对象
• asyncio.set_event_loop(loop)
  
  将loop设置成系统线程使用的对象

Event Loop对象的常用方法

如果使用类似asyncio.run()这些高级API,以下这些方法，基本上很少会用到，建议通读一下，大概知道loop对象拥有哪些API，了解以下底层的实现细节。

启动和停止

• loop.run_until_complete(future)

future对象执行完成才返回
• loop.run_forever()
  
  一直运行，直到调用了loop.stop()方法
• loop.stop()
  
  停止loop对象
• loop.is_running()
  
  判断loop是否正在运行
• loop.is_closed()
  
  判断loop是否关闭
• loop.close()
  
  关闭loop对象
• coroutine loop.shutdown_asyncgens()

try:
    loop.run_forever()
finally:
    loop.run_until_complete(loop.shutdown_asyncgens())
    loop.close()

回调方法

• loop.call_soon(callback, *args, context=None)
  
  在事件循环的下一次迭代中执行callback方法，args是方法中的参数
• loop.call_soon_threadsafe(callback, *args, context=None)
  
  线程安全的call_soon()

iimport asyncio
import time

def hello_world(loop):
    print('Hello World')
    time.sleep(3)  # 模拟长时间操作
    loop.stop()

loop = asyncio.get_event_loop()

# 使用loop执行 hello_world()
loop.call_soon(hello_world, loop)

# 会一直阻塞，直到调用了stop方法
try:
    loop.run_forever()
finally:
    loop.close()

可延迟的回调方法

可设置延迟执行的方法

• loop.call_later(delay, callback, *args, context=None)
  
  延迟delay秒后执行
• loop.call_at(when, callback, *args, context=None)
  
  在指定时间点执行
• loop.time()
  
  返回当前时间

import asyncio
import datetime

def display_date(end_time, loop):
    print(datetime.datetime.now())
    if (loop.time() + 1.0) < end_time:
        # 1秒后执行
        loop.call_later(1, display_date, end_time, loop)
    else:
        loop.stop()

loop = asyncio.get_event_loop()

# 执行5秒
end_time = loop.time() + 5.0
loop.call_soon(display_date, end_time, loop)

# 一直运行，等待stop的调用
try:
    loop.run_forever()
finally:
    loop.close()

执行结果打印5秒时间点

2019-05-09 22:34:47.885412
2019-05-09 22:34:48.887513
2019-05-09 22:34:49.889396
2019-05-09 22:34:50.894316
2019-05-09 22:34:51.898457

创建Future和Tasks

• loop.create_future()
  
  创建一个绑定事件循环的future对象
• loop.create_task(coro)
  
  将coro放入调度，并返回task对象
• loop.set_task_factory(factory)
  
  设置任务工厂
• loop.get_task_factory()
  
  返回任务工厂，有可能返回None

创建网络连

coroutine loop.create_connection(protocol_factory, host=None, port=None, *, ssl=None, family=0, proto=0, flags=0, sock=None, local_addr=None, server_hostname=None, ssl_handshake_timeout=None)

指定host、port等参数创建网络连接

coroutine loop.create_datagram_endpoint(protocol_factory, local_addr=None, remote_addr=None, *, family=0, proto=0, flags=0, reuse_address=None, reuse_port=None, allow_broadcast=None, sock=None)

创建UDP连接

coroutine loop.create_unix_connection(protocol_factory, path=None, *, ssl=None, sock=None, server_hostname=None, ssl_handshake_timeout=None)

创建Unix连接

coroutine loop.create_server(protocol_factory, host=None, port=None, *, family=socket.AF_UNSPEC, flags=socket.AI_PASSIVE, sock=None, backlog=100, ssl=None, reuse_address=None, reuse_port=None, ssl_handshake_timeout=None, start_serving=True)

创建TCP服务

coroutine loop.create_unix_server(protocol_factory, path=None, *, sock=None, backlog=100, ssl=None, ssl_handshake_timeout=None, start_serving=True)

创建Unix服务

coroutine loop.connect_accepted_socket(protocol_factory, sock, *, ssl=None, ssl_handshake_timeout=None)

封装已建立的连接，返回元组(transport, protocol)

Event Loop 的实现

asyncio 的事件循环有两种不同的实现：SelectorEventLoop和 ProactorEventLoop，它们的父类是AbstractEventLoop

SelectorEventLoop

这个是asyncio默认使用的Event Loop实现，支持unix和windows平台

import asyncio
import selectors

selector = selectors.SelectSelector()
loop = asyncio.SelectorEventLoop(selector)
asyncio.set_event_loop(loop)

ProactorEventLoop

这个是Windows平台专有的实现

import asyncio
import sys

if sys.platform == 'win32':
    loop = asyncio.ProactorEventLoop()
    asyncio.set_event_loop(loop)

0x01 总结

事件循环是asyncio的核心，asncio模块的很多高级接口是通过封装Event Loop对象来实现的。它提供了执行异步任务、事件回调、执行网络IO操作和运行子进程的能力。

本文是通过官方文档对事件循环的概念和它的常见API做了一个大概的了解。作为《前文》的补充

0x02 引用

1. https://docs.python.org/3/library/asyncio-eventloop.html