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標準Python程序很容易過載，從而出現慢如龜爬的情況。asyncio庫正是為了解決這些問題而構建的，它簡化了任務的劃分和調度。asyncio可無縫地同時處理多個操作，使應用程序疾如閃電，且具有擴展性。　　《Python asyncio并發(fā)編程》在大量示例的引導下，介紹異步、并行和并發(fā)編程。將難理解的并發(fā)內容分解為簡明易懂的流程圖，使讀者可輕松了解任務的運行方式。在本書中，讀者將學習如何使用asyncio來突破Python的限制，從而加快Web服務器和微服務的運行速度。讀者甚至可將asyncio與傳統(tǒng)的多處理技術結合起來，以大幅提升性能。主要內容 ● 通過aiohttp構建支持并發(fā)Web請求的Web API ● 同時運行海量SQL查詢 ● 創(chuàng)建一個可并行處理數GB數據的map-reduce作業(yè) ● 在asyncio中使用線程來混合阻塞代碼和asyncio代碼

《Python asyncio并發(fā)編程》旨在介紹如何在Python中利用并行技術提高應用程序的性能、吞吐量和響應能力。本書首先關注并行的核心主題，解釋asyncio的單線程并發(fā)模型是如何工作的，以及協(xié)程和async/await語法的工作原理。然后介紹并發(fā)的實際應用，例如并行發(fā)出多個 Web 請求或數據庫查詢、管理線程和進程、構建Web應用程序，以及處理同步問題。
目標讀者
本書適用于希望在現有或新的Python應用程序中，更好地理解和使用并發(fā)技術的中高級開發(fā)人員。本書的立足于在于通過通俗易懂的語言解釋復雜的并發(fā)技術。你不需要擁有并發(fā)經驗，當然，如果你擁有這方面的經驗，可以更快地理解書中的內容。在本書中，我們將介紹很多知識(從基于Web的API到命令行應用程序)，幫助開發(fā)人員解決工作中遇到的許多問題。
內容路線圖
本書一共14章，前幾章介紹基礎知識，后幾章將介紹更多高級主題。
● 第1章：專注于Python中的基本并發(fā)知識。將介紹什么是CPU密集型和I/O密集型工作負載，并介紹asyncio的單線程并發(fā)模型的工作原理。
● 第2章：重點介紹asyncio協(xié)程的基礎知識，以及如何使用async/await語法來構建使用并發(fā)的應用程序。
● 第3章：重點介紹非阻塞套接字和選擇器如何工作，以及如何使用asyncio構建echo服務器。
● 第4章：重點介紹如何同時發(fā)出多個Web請求。通過本章的學習，我們將進一步了解關于并發(fā)運行協(xié)同程序的核心asyncio API。
● 第5章：重點介紹如何使用連接池同時進行多個數據庫查詢。還將介紹數據庫上下文中的異步上下文管理器和異步生成器。
● 第6章：專注于multiprocessing庫，特別是如何將它與asyncio結合，來處理CPU密集型工作。將構建一個map/reduce應用程序來介紹它的工作方法。
● 第7章：專注于多線程，特別是如何將它與asyncio結合來處理阻塞I/O。這對于沒有原生asyncio支持但仍然可以從并發(fā)中受益的庫很有幫助。
● 第8章：著重介紹網絡流和協(xié)議。將使用網絡流和協(xié)議來創(chuàng)建一個能同時處理多個用戶聊天的服務器和客戶端。
● 第9章：主要介紹異步驅動的Web應用程序和ASGI(異步服務器網關接口)。將探索一些ASGI框架，并討論如何使用它們構建Web API。還將探索 WebSocket。
● 第10章：描述如何使用基于asyncio的Web API來構建微服務架構。
● 第11章：重點討論單線程并發(fā)同步問題，以及如何解決這些問題。將深入研究鎖、信號量、事件和條件。
● 第12章：重點關注異步隊列。將使用異步隊列來構建一個Web應用程序，該應用程序可以即時響應客戶端請求，盡管需要在后臺執(zhí)行耗時的工作。
● 第13章：專注于創(chuàng)建和管理子進程，展示如何讀取和寫入數據。
● 第14章：專注于高級主題，例如強制事件循環(huán)迭代、上下文變量和創(chuàng)建自己的事件循環(huán)。這些信息對于asyncio API設計者和那些對asyncio事件循環(huán)的內部運作流程感興趣的人十分有幫助。
對于讀者來說，你應該仔細閱讀前四章的內容，從而全面了解asyncio的工作原理、如何構建第一個真正的應用程序，以及如何使用核心asyncio API來并行運行協(xié)同程序(將在第4章中介紹)。此后，你可以根據自己的興趣來閱讀本書。
關于代碼
本書包含許多代碼示例，包括編號的代碼清單。一些代碼清單在同一章后面的清單中被重用，有些則在多個章節(jié)中被重用。對于跨多個章節(jié)重用的代碼，將假定你已經創(chuàng)建了一個名為util的模塊(你將在第2章中創(chuàng)建它)。對于每個單獨的代碼清單，假設你為該章創(chuàng)建了一個名為chapter_{chapter_number}的模塊，然后將代碼放入格式為listing_{chapter_number}_{listing_number}的Python文件中。例如，第2章中清單2-2的代碼將位于一個名為chapter_2的模塊中，該模塊保存在名為listing_2_2.py的文件中。
書中多處提到性能數字，例如程序完成的時間或每秒完成的Web請求。本書中的代碼示例運行在配備2.4GHz 8 核 Intel Core i9處理器和 32GB 2667 MHz DDR4 RAM 的2019 MacBook Pro上，并進行了基準測試，使用千兆無線互聯(lián)網連接。根據你運行的機器，這些數字會有所不同，加速或改進的因素也會有所不同。
本書中使用的代碼可通過掃描封底二維碼下載。

第1 章 asyncio簡介 1
1.1 什么是asyncio 2
1.2 什么是I/O密集型和CPU密集型 3
1.3 了解并發(fā)、并行和多任務處理 4
1.3.1 并發(fā) 4
1.3.2 并行 5
1.3.3 并行與并發(fā)的區(qū)別 6
1.3.4 什么是多任務 6
1.3.5 協(xié)同多任務處理的優(yōu)勢 7
1.4 了解進程、線程、多線程和多處理 7
1.4.1 進程 7
1.4.2 線程 8
1.5 理解全局解釋器鎖 11
1.5.1 GIL會釋放嗎 15
1.5.2 asyncio和GIL 17
1.6 單線程并發(fā) 17
1.7 事件循環(huán)的工作原理 20
1.8 本章小結 22
第2 章 asyncio基礎 23
2.1 關于協(xié)程 23
2.1.1 使用async關鍵字創(chuàng)建協(xié)程 24
2.1.2 使用await關鍵字暫停執(zhí)行 26
2.2 使用sleep引入長時間運行的協(xié)程 27
2.3 通過任務實現并行 30
2.3.1 創(chuàng)建任務 30
2.3.2 同時運行多個任務 31
2.4 取消任務和設置超時 34
2.4.1 取消任務 34
2.4.2 設置超時并使用wait_for
執(zhí)行取消 36
2.5 任務、協(xié)程、future和awaitable 38
2.5.1 關于future 38
2.5.2 future、任務和協(xié)程之間的關系 40
2.6 使用裝飾器測量協(xié)程執(zhí)行時間 41
2.7 協(xié)程和任務的陷阱 43
2.7.1 運行CPU密集型代碼 44
2.7.2 運行阻塞API 46
2.8 手動創(chuàng)建和訪問事件循環(huán) 47
2.8.1 手動創(chuàng)建事件循環(huán) 47
2.8.2 訪問事件循環(huán) 48
2.9 使用調試模式 49
2.9.1 使用asyncio.run 49
2.9.2 使用命令行參數 49
2.9.3 使用環(huán)境變量 50
2.10 本章小結 51
第3 章第一個asyncio應用程序 53
3.1 使用阻塞套接字 54
3.2 使用telnet連接到服務器 56
3.2.1 從套接字讀取和寫入數據 57
3.2.2 允許多個連接和阻塞的危險性 59
3.3 使用非阻塞套接字 61
3.4 使用選擇器模塊構建套接字事件循環(huán) 65
3.5 使用asyncio事件循環(huán)的
回顯服務器 68
3.5.1 套接字的事件循環(huán)協(xié)程 69
3.5.2 設計一個異步回顯服務器 69
3.5.3 解決任務中的錯誤 72
3.6 正常關閉 74
3.6.1 監(jiān)聽信號 74
3.6.2 等待掛起的任務完成 76
3.7 本章小結 79
第4 章并發(fā)網絡請求 81
4.1 aiohttp 82
4.2 異步上下文管理器 82
4.2.1 使用aiohttp發(fā)出Web請求 85
4.2.2 使用aiohttp設置超時 87
4.3 并發(fā)運行任務及重新訪問 88
4.4 通過gather執(zhí)行并發(fā)請求 91
4.5 在請求完成時立即處理 95
4.6 使用wait進行細粒度控制 99
4.6.1 等待所有任務完成 99
4.6.2 觀察異常 102
4.6.3 當任務完成時處理結果 104
4.6.4 處理超時 107
4.6.5 為什么要將所有內容都包裝在一個任務中 109
4.7 本章小結 110
第5 章非阻塞數據庫驅動程序 111
5.1 關于asyncpg 111
5.2 連接Postgres數據庫 112
5.3 定義數據庫模式 113
5.4 使用asyncpg執(zhí)行查詢 116
5.5 通過連接池實現并發(fā)查詢 119
5.5.1 將隨機sku插入products數據庫 119
5.5.2 創(chuàng)建連接池從而同時運行查詢 123
5.6 使用asyncpg管理事務 128
5.6.1 嵌套事務 130
5.6.2 手動管理事務 132
5.7 異步生成器和流式結果集 133
5.7.1 異步生成器介紹 134
5.7.2 使用帶有流游標的異步生成器 135
5.8 本章小結 139
第6 章處理CPU密集型工作 141
6.1 介紹multiprocessing庫 142
6.2 使用進程池 144
6.3 進程池執(zhí)行器與asyncio 146
6.3.1 進程池執(zhí)行器 146
6.3.2 帶有異步事件循環(huán)的進程池執(zhí)行器 148
6.4 使用asyncio解決MapReduce的問題 149
6.4.1 簡單的MapReduce示例 151
6.4.2 Google Books Ngram數據集 153
6.4.3 使用asyncio進行映射和歸約 154
6.5 共享數據和鎖 159
6.5.1 共享數據和競爭條件 160
6.5.2 使用鎖進行同步 163
6.5.3 與進程池共享數據 166
6.6 多進程，多事件循環(huán) 170
6.7 本章小結 173
第7 章通過線程處理阻塞任務 175
7.1 threading模塊 176
7.2 通過asyncio使用線程 180
7.2.1 request庫 180
7.2.2 線程池執(zhí)行器 181
7.2.3 使用asyncio的線程池執(zhí)行器 183
7.2.4 默認執(zhí)行器 184
7.3 鎖、共享數據和死鎖 186
7.3.1 可重入鎖 188
7.3.2 死鎖 190
7.4 單線程中的事件循環(huán) 192
7.4.1 Tkinter 193
7.4.2 使用asyncio和線程構建響應式UI 195
7.5 使用線程執(zhí)行CPU密集型工作 203
7.5.1 多線程與hashlib 203
7.5.2 多線程與NumPy 206
7.6 本章小結 208
第8 章流 211
8.1 流 212
8.2 傳輸和協(xié)議 212
8.3 流讀取與流寫入 216
8.4 非阻塞命令行輸入 219
8.5 創(chuàng)建服務器 230
8.6 創(chuàng)建聊天服務器和客戶端 232
8.7 本章小結 239
第9 章 Web應用程序 241
9.1 使用aiohttp創(chuàng)建REST API 242
9.1.1 什么是REST 242
9.1.2 aiohttp服務器基礎知識 243
9.1.3 連接到數據庫并返回結果 244
9.1.4 比較aiohttp和Flask 251
9.2 異步服務器網關接口 253
9.3 ASGI 與 Starlette 255
9.3.1 使用Starlette的REST端點 255
9.3.2 WebSocket與Starlette 257
9.4 Django異步視圖 261
9.4.1 在異步視圖中運行阻塞工作 267
9.4.2 在同步視圖中使用異步代碼 268
9.5 本章小結 269
第10 章微服務 271
10.1 什么是微服務 272
10.1.1 代碼的復雜性 272
10.1.2 可擴展性 272
10.1.3 團隊和堆棧獨立性 273
10.1.4 asyncio如何提供幫助 273
10.2 backend-for-frontend模式 273
10.3 實施產品列表API 275
10.3.1 用戶收藏服務 275
10.3.2 實現基礎服務 276
10.3.3 實現backend-for-frontend服務 281
10.3.4 重試失敗的請求 287
10.3.5 斷路器模式 290
10.4 本章小結 296
第11 章同步 297
11.1 了解單線程并發(fā)錯誤 298
11.2 鎖 302
11.3 使用信號量限制并發(fā)性 306
11.4 使用事件來通知任務 312
11.5 條件 317
11.6 本章小結 322
第12 章異步隊列 323
12.1 異步隊列基本知識 324
12.1.1 Web應用程序中的隊列 331
12.1.2 網絡爬蟲隊列 334
12.2 優(yōu)先級隊列 337
12.3 LIFO隊列 345
12.4 本章小結 347
第13章管理子進程 349
13.1 創(chuàng)建子進程 349
13.1.1 控制標準輸出 352
13.1.2 同時運行子進程 355
13.2 與子進程進行通信 359
13.3 本章小結 363
第14章高級asyncio 365
14.1 帶有協(xié)程和函數的API 366
14.2 上下文變量 368
14.3 強制事件循環(huán)迭代 370
14.4 使用不同的事件循環(huán)實現 371
14.5 創(chuàng)建自定義事件循環(huán) 373
14.5.1 協(xié)程和生成器 373
14.5.2 不建議使用基于生成器的協(xié)程 374
14.5.3 自定義可等待對象 376
14.5.4 使用帶有future的套接字 379
14.5.5 任務的實現 381
14.5.6 實現事件循環(huán) 383
14.5.7 使用自定義事件循環(huán)實現服務器 386
14.6 本章小結 388

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