玩转 Python 3.5 的 await/async

本文旨在说明这些新的机制在底层是如何工作的。如果你只是对怎么使用这些功能感兴趣，那我建议你可以忽略这篇文章，而是去看一下内置的 asyncio 模块的文档。如果你对底层的概念感兴趣，关心这些底层功能如何能构建你自己的 asyncio 模块，那你会发现本文会有有意思。

本文中我们会完全放弃任何异步 I/O 方法，而只限于使用多协程的交互。下面是两个很小的函数：

我们从两个最简单的函数开始，coro1和coro2。我们可以按顺序来执行这两个函数：

我们得到期望的输出结果：

不过，基于某些原因，我们可能会期望这些代码交互运行。普通的函数做不到这点，所以我们把这些函数转换成携程：

输出：

(解释器还会打印一些运行时的警告信息，先忽略掉)。

那么，为什么要有一个协程对象？代码到底如何执行？执行协程的一种方式是使用 await 表达式(使用新的 await 关键字)。你可能会想，可以这样来做：

不过，你肯定会失望了。await 表达式只有在本地协程函数里才是有效的。你必须这样做：

接下来问题来了，main 函数又是如何开始执行的呢?

关键之处是协程确实是与 Python 的生成器非常相似，也都有一个 send 方法。我们可以通过调用 send 方法来启动一个协程的执行。

这样我们的第一个协程终于可以执行完成了，不过我们也得到了一个讨厌的 StopIteration 异常：

StopIteration 异常是一种标记生成器（或者像这里的协程）执行结束的机制。虽然这是一个异常，但是确实是我们期望的！我们可以用适当的 try-catch 代码将其包起来，这样就可以避免错误提示。接下来我们让我们的第二个协程也执行起来：

通常生成器的 send 方法会一直运行，直到通过 yield 关键字放弃执行，也许你认为我们的 coro1 可以改成这个样子：

但是我们不能在协程里使用 yield。作为替换，我们可以使用新的 await 表达式来暂停协程的执行，直到 awaitable 执行结束。于是我们需要的代码类似于 await _something_；问题是这里 _something_ 是什么呢？我们必须 await 某个东西，而不是空！这个 PEP 解释了什么是可以 await 的（awaitable）。其中一种是另一个本地协程，不过这个对我们了解底层细节没有啥帮助。另一种是通过特定 CPython API 定义的对象，不过我们暂时还不打算引入扩展模块，而只限于使用纯 Python。除此之外，还剩下两种选择：基于生成器的协程对象，或者一个特殊的类似 Future 的对象。

这定义了一个基于生成器的协程函数。要得到基于生成器的协程对象，只需要执行这个函数。我们可以把我们的 coro1 协程修改成下面这样：

通过上面的修改，我们期望 coro1 和 coro2 可以交错执行。到目前为止，输出是这样的：

我没看到正如期望的，在第一条打印语句之后，coro1 停止执行，coro2 接着执行。实际上，我们可以通过下面的代码查看协程对象是如何暂停执行的：

这可以打印 await 表达式所在的行。（注意：打印的是最外层的 await，所以这里只是起示例作用，通常情况下用处不大）。

得到的输出跟预期一样：

目前，我们通过为不同的协程显式调用 send来让它们都执行结束。通常情况下这种方式不是很好。我们希望的是有一个函数来控制所有的协程的运行，直到全部协程都执行完成。换句话说，我们期望连续不断的调用 send，驱动不同的协程去执行，直到send抛出 StopIteration 异常。

为此我们新建一个函数，这个函数传入一个协程列表，函数执行这些协程直到全部结束。我们现在要做的就是调用这个函数。

这段代码每次从协程列表里取一个协程执行，如果捕获到 StopIteration 异常，就把这个协程从队列里去掉。

接下来我们把手工调用 send 的代码去掉，代码如下：

综上所述，在 Python 3.5，我们现在可以通过新的 await 和 async 功能很轻松的执行协程。本文的相关代码可以在github 上找到。

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