Python異步之生成器怎么使用

本文講解"Python異步之生成器如何使用"，希望能夠解決相關(guān)問題。

正文

生成器是 Python 的基本組成部分。生成器是一個至少有一個“yield”表達式的函數(shù)。它們是可以暫停和恢復的函數(shù)，就像協(xié)程一樣。

實際上，Python 協(xié)程是 Python 生成器的擴展。Asyncio 允許我們開發(fā)異步生成器。我們可以通過定義一個使用“yield”表達式的協(xié)程來創(chuàng)建一個異步生成器。

1. 什么是異步生成器

異步生成器是使用 yield 表達式的協(xié)程。在我們深入了解異步生成器的細節(jié)之前，讓我們先回顧一下經(jīng)典的 Python 生成器。

1.1. Generators

生成器是一個 Python 函數(shù)，它通過 yield 表達式返回一個值。

# define a generator
def generator():
	for i in range(10):
		yield i

生成器執(zhí)行到 yield 表達式，之后返回一個值。這會在該點暫停生成器。下一次執(zhí)行生成器時，它將從恢復點恢復并運行直到下一個 yield 表達式。

從技術(shù)上講，生成器函數(shù)創(chuàng)建并返回一個生成器迭代器。生成器迭代器執(zhí)行生成器函數(shù)的內(nèi)容，根據(jù)需要產(chǎn)生和恢復。

可以使用內(nèi)置函數(shù) next() 分步執(zhí)行生成器。

...
# create the generator
gen = generator()
# step the generator
result = next(gen)

雖然，更常見的是迭代生成器直到完成，例如使用 for 循環(huán)或列表理解。

...
# traverse the generator and collect results
results = [item for item in generator()]

接下來，讓我們仔細看看異步生成器。

1.2. Asynchronous Generators

異步生成器是使用 yield 表達式的協(xié)程。與函數(shù)生成器不同，協(xié)程可以調(diào)度和等待其他協(xié)程和任務。

與經(jīng)典生成器一樣，異步生成器函數(shù)可用于創(chuàng)建可使用內(nèi)置的 anext() 函數(shù)而不是 next() 函數(shù)遍歷的異步生成器迭代器。

這意味著異步生成器迭代器實現(xiàn)了 anext() 方法并且可以與 async for 表達式一起使用。

這意味著生成器的每次迭代都被安排并執(zhí)行為可等待的。 “async for”表達式將調(diào)度并執(zhí)行生成器的每次迭代，暫停調(diào)用協(xié)程并等待結(jié)果。

2. 如何使用異步生成器

在本節(jié)中，我們將仔細研究如何在 asyncio 程序中定義、創(chuàng)建、步進和遍歷異步生成器。

讓我們從如何定義異步生成器開始。

2.1. 定義

我們可以通過定義一個至少有一個 yield 表達式的協(xié)程來定義一個異步生成器。

這意味著該函數(shù)是使用“async def”表達式定義的。

# define an asynchronous generator
async def async_generator():
	for i in range(10)
		yield i

因為異步生成器是一個協(xié)程，并且每個迭代器返回一個在 asyncio 事件循環(huán)中調(diào)度和執(zhí)行的等待對象，所以我們可以在生成器主體內(nèi)執(zhí)行和等待等待對象。

# define an asynchronous generator that awaits
async def async_generator():
	for i in range(10)
		# suspend and sleep a moment
		await asyncio.sleep(1)
		# yield a value to the caller
		yield i

接下來，讓我們看看如何使用異步生成器。

2.2. 創(chuàng)建

要使用異步生成器，我們必須創(chuàng)建生成器。這看起來像是調(diào)用它，而是創(chuàng)建并返回一個迭代器對象。

...
# create the iterator
it = async_generator()

這將返回一種稱為異步生成器迭代器的異步迭代器。

2.3. 一步

可以使用 anext() 內(nèi)置函數(shù)遍歷生成器的一個步驟，就像使用 next() 函數(shù)的經(jīng)典生成器一樣。

結(jié)果是等待的可等待對象。

...
# get an awaitable for one step of the generator
awaitable = anext(gen)
# execute the one step of the generator and get the result
result = await awaitable

這可以一步實現(xiàn)。

...
# step the async generator
result = await anext(gen)

2.4. 遍歷

還可以使用“async for”表達式在循環(huán)中遍歷異步生成器，該表達式將自動等待循環(huán)的每次迭代。

...
# traverse an asynchronous generator
async for result in async_generator():
	print(result)

我們還可以使用帶有“async for”表達式的異步列表理解來收集生成器的結(jié)果。

...
# async list comprehension with async generator
results = [item async for item in async_generator()]

3. 異步生成器示例

我們可以探索如何使用“async for”表達式遍歷異步生成器。

在此示例中，我們將更新之前的示例以使用“async for”循環(huán)遍歷生成器直至完成。

此循環(huán)將自動等待從生成器返回的每個可等待對象，檢索產(chǎn)生的值，并使其在循環(huán)體內(nèi)可用，以便在這種情況下可以報告它。

這可能是異步生成器最常見的使用模式。

# SuperFastPython.com
# example of asynchronous generator with async for loop
import asyncio
# define an asynchronous generator
async def async_generator():
    # normal loop
    for i in range(10):
        # block to simulate doing work
        await asyncio.sleep(1)
        # yield the result
        yield i
# main coroutine
async def main():
    # loop over async generator with async for loop
    async for item in async_generator():
        print(item)
# execute the asyncio program
asyncio.run(main())

運行示例首先創(chuàng)建 main() 協(xié)程并將其用作 asyncio 程序的入口點。main() 協(xié)程運行并啟動 for 循環(huán)。

異步生成器的一個實例被創(chuàng)建，循環(huán)使用 anext() 函數(shù)自動單步執(zhí)行它以返回一個可等待對象。然后循環(huán)等待可等待對象并檢索一個值，該值可用于報告它的循環(huán)體。

然后重復此過程，掛起 main() 協(xié)程，執(zhí)行生成器的迭代，然后掛起和恢復 main() 協(xié)程，直到生成器耗盡。

這突出顯示了如何使用 async for 表達式遍歷異步生成器。

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