协程系列之Event Loops

Event Loops

事件循环

事件是由程序的一部分在特定条件下发出的消息，循环是在某种条件下完成并执行某个程序直到它完成的构造，因此，事件循环是一个循环，它允许用户订阅事件传输并注册处理程序/回调。 它使程序能够以异步方式运行。事件循环将它收到的所有事件委托给各自的回调，大多数回调模式的实现都有一个主要缺点，他们以引入大量嵌套的方式规定编程风格。因此，为了表示程序的某些部分彼此依赖，我们使用排序，然而，在依赖于异步结果的情况下，出现了以下模式：

• 嵌套回调，以便内部回调可以访问外部回调的结果（闭包）
• 使用充当未来结果代理的对象（所谓的 Future 或 Promise ）
• 协程，它是在事件循环中运行的可挂起函数

Nesting Callback（嵌套回调）

嵌套回调的经验法则是，如果需要等待回调的结果，则必须将代码嵌入到相应的回调中。你很快就会陷入臭名昭着的回调地狱般的局面。回调地狱是回调嵌套的深度，这使得程序的推理和改进成为一种噩梦。

Futures/Promises

Futures/Promises 是封装异步调用的结果和错误处理的对象。它们最终会提供 APIs 来查询results/exceptions 的当前状态，以及注册回调来处理 results/exceptions 的方法。由于它们封装了异步调用的未来上下文并需要嵌套，因此生成的程序似乎以更自上而下的方式编写。(.then那种形式)

Coroutines

你可以简单把协程理解为可以中断的函数。暂停意味着我们可以在函数任何位置暂停协程。这意味着它一定有某种原子单位组成。这就是我们所说的 tick，也就是我们所测量的 tick。tick 是事件循环的时间单位， 它包含在事件循环的一个迭代步骤中发生的所有操作

协程实际上可以做得更多：它们可以暂停自己并等待另一个协同程序的结果。

waiiting 的所有逻辑由事件循环协调，因为它知道相应的协程状态

Asyncio中事件循环的生命周期

asyncio中的事件循环有四种状态：

1.Idle

2.Running

3.Stopped

4.Closed

您可以通过四种事件循环方法与事件循环的生命周期进行交互，这些方法可以分为启动，停止和关闭方法。 它们构成了事件循环生命周期接口，所有 asyncio /第三方事件循环都需要提供兼容性。

1.run_forever

2.run_until_complete

调用 run_forever 方法时没有参数，而 run_until_complete 方法需要传入一个协程函数作为参数。要停止，我们可以使用 stop 方法；要关闭，我们使用 close 方法。

The Idle State(空闲状态)

空闲状态是创建循环后所处的状态。在此状态下不消耗任何协程或者回调函数。在这个状态下 loop.is_running 返回 False。

The Running State(运行状态)

运行状态是在调用 loop.run_forever 或 loop.run_until_complete 之后循环所处的状态。在这个状态下 loop.is_running 返回 True。

这些方法之间的区别在于，在 loop.run_until_complete 的情况下，loop.run_until_complete 会将协程被包装在 asyncio.Future

中。回调在 asyncio.Future 对象上注册为处理程序，该对象在完全消耗协程后运行loop.stop 方法。

The Stopped State(停止状态)

停止状态是调用stop命令后循环所处的状态。调用stop方法后，调用is_running方法不会返回False，首先消耗所有挂起的回调。只有在它们被消耗之后，循环才会进入空闲状态。

The Closed State(关闭状态)

循环通过调用close方法进入关闭状态。只有当循环不处于运行状态时，才能调用它。

事件循环的基本类

在Python 3中默认提供两种事件循环。

抽象事件循环类由asyncio.events和asyncio.base_events模块提供。

AbstractEventLoop和BaseEventLoop表示事件循环实现的两个潜在类。

AbstractEventLoop

AbstractEventLoop类定义了原生asyncio中事件循环的接口。

接口方法可以大致分为以下几个部分

• 生命周期方法(运行、停止、查询状态和关闭循环)
• 调度方法
• 回调
• 协程
• 创建Future对象
• 线程相关的方法
• IO操作相关的方法
• 低层级API(socket, pipe, and reader/writer APIs)
• 高层级APIs(server, pipe, and subprocess-related methods)
• 信号方法
• 调试标志管理方法

该应用编程接口是稳定的，在手动事件循环实现的情况下可以被子类化

BaseEventLoop

尽管基于更高级别的组件，但不应使用BaseEventLoop类来创建手动循环实现，因为它的API不稳定。 但它可以作为一个如何实现接口的指南。

它的BaseEventLoop._run_once方法在循环的每个tick上调用，因此包含一次迭代所需的所有操作。这将调用所有当前准备好的回调，I/O轮询，调度生成的回调，然后调度call_later回调，如果您计划自己实现事件循环，则需要提供与其类似的方法，函数的名称和主体只是实现细节。

事件循环是特定于操作系统的吗？

是的，事件循环是特定于操作系统的 这可能会影响API可用性和事件循环的速度。 例如，add_signal_handler和remove_signal_handler是仅限UNIX的循环API。

除了缺少相应的本机绑定之外，操作系统特性背后的原因之一是大多数环路都是基于selectors模块实现的。selectors是基于select模块的提高的高级I/O多路复用接口。

selectors模块建立在Select, poll, devpoll, epoll, or kqueue之上，具体取决于底层操作系统。selectors模块中的模块负责设置默认选择器，而默认选择器又被异步模块使用。

if 'KqueueSelector' in globals():
DefaultSelector = KqueueSelector
elif 'EpollSelector' in globals():
DefaultSelector = EpollSelector
elif 'DevpollSelector' in globals():
DefaultSelector = DevpollSelector
elif 'PollSelector' in globals():
DefaultSelector = PollSelector
else:
DefaultSelector = SelectSelector


注意在Windows中还有一个基于I/o完成端口或短IoCP的ProactorEventLoop类实现

IOCP的官方文件将它们描述为“在多处理器系统上处理多个异步输入输出请求的有效线程模型”。例如，如果需要使用asyncio子进程API，可以在Windows上使用ProactorEventLoop。

后续，会不断完善。

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