Python通过future处理并发

通过下面脚本来对future进行一个初步了解:
例子1:普通通过循环的方式

import os
import time
import sys

import requests


POP20_CC = (
    "CN IN US ID BR PK NG BD RU JP MX PH VN ET EG DE IR TR CD FR"
).split()


BASE_URL = 'http://flupy.org/data/flags'

DEST_DIR = 'downloads/'


def save_flag(img,filename):
    path = os.path.join(DEST_DIR,filename)
    with open(path,'wb') as fp:
        fp.write(img)


def get_flag(cc):
    url = "{}/{cc}/{cc}.gif".format(BASE_URL,cc=cc.lower())
    resp = requests.get(url)
    return resp.content


def show(text):
    print(text,end=" ")
    sys.stdout.flush()


def download_many(cc_list):
    for cc in sorted(cc_list):
        image = get_flag(cc)
        show(cc)
        save_flag(image,cc.lower()+".gif")

return len(cc_list)


def main(download_many):
    t0 = time.time()
    count = download_many(POP20_CC)
    elapsed = time.time()-t0
    msg = "\n{} flags downloaded in {:.2f}s"
    print(msg.format(count,elapsed))


if __name__ == '__main__':
    main(download_many)

例子2:通过future方式实现,这里对上面的部分代码进行了复用

from concurrent import futures

from flags import save_flag, get_flag, show, main


MAX_WORKERS = 20


def download_one(cc):
    image = get_flag(cc)
    show(cc)
    save_flag(image, cc.lower()+".gif")
    return cc


def download_many(cc_list):
    workers = min(MAX_WORKERS,len(cc_list))
    with futures.ThreadPoolExecutor(workers) as executor:
        res = executor.map(download_one, sorted(cc_list))

return len(list(res))


if __name__ == '__main__':
    main(download_many)

分别运行三次,两者的平均速度:13.67和1.59s,可以看到差别还是非常大的。

future

future是concurrent.futures模块和asyncio模块的重要组件
Python3.4开始标准库中有两个名为Future的类:concurrent.futures.Future和asyncio.Future
这两个类的作用相同:两个Future类的实例都表示可能完成或者尚未完成的延迟计算。与Twisted中的Deferred类、Tornado框架中的Future类的功能类似

注意:通常情况下自己不应该创建future,而是由并发框架(concurrent.futures或asyncio)实例化

原因:future表示终将发生的事情,而确定某件事情会发生的唯一方式是执行的时间已经安排好,因此只有把某件事情交给concurrent.futures.Executor子类处理时,才会创建concurrent.futures.Future实例。
如:Executor.submit()方法的参数是一个可调用的对象,调用这个方法后会为传入的可调用对象排定时间,并返回一个future

客户端代码不能应该改变future的状态,并发框架在future表示的延迟计算结束后会改变期物的状态,我们无法控制计算何时结束。

这两种future都有.done()方法,这个方法不阻塞,返回值是布尔值,指明future链接的可调用对象是否已经执行。客户端代码通常不会询问future是否运行结束,而是会等待通知。因此两个Future类都有.add_done_callback()方法,这个方法只有一个参数,类型是可调用的对象,future运行结束后会调用指定的可调用对象。

.result()方法是在两个Future类中的作用相同:返回可调用对象的结果,或者重新抛出执行可调用的对象时抛出的异常。但是如果future没有运行结束,result方法在两个Futrue类中的行为差别非常大。
对concurrent.futures.Future实例来说,调用.result()方法会阻塞调用方所在的线程,直到有结果可返回,此时,result方法可以接收可选的timeout参数,如果在指定的时间内future没有运行完毕,会抛出TimeoutError异常。
而asyncio.Future.result方法不支持设定超时时间,在获取future结果最好使用yield from结构,但是concurrent.futures.Future不能这样做

不管是asyncio还是concurrent.futures.Future都会有几个函数是返回future,其他函数则是使用future,在最开始的例子中我们使用的Executor.map就是在使用future,返回值是一个迭代器,迭代器的__next__方法调用各个future的result方法,因此我们得到的是各个futrue的结果,而不是future本身

关于future.as_completed函数的使用,这里我们用了两个循环,一个用于创建并排定future,另外一个用于获取future的结果

from concurrent import futures

from flags import save_flag, get_flag, show, main


MAX_WORKERS = 20


def download_one(cc):
    image = get_flag(cc)
    show(cc)
    save_flag(image, cc.lower()+".gif")
    return cc

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