在 Python 中无需等待即可启动或恢复异步方法/协程

本文旨在解决在 python 中启动异步协程时遇到的困惑，并提供一种在不阻塞主线程的情况下，类似 javascript 的方式立即执行异步任务的方案。文章深入探讨了 `asyncio` 库的特性，并结合 `run_coroutine_threadsafe` 方法展示了如何在独立的事件循环中运行协程，从而实现异步任务的并行执行和状态监控。

在 Python 的异步编程中，一个常见的困惑是如何立即启动一个异步协程，而无需立即 `await` 它。与 JavaScript 等语言不同，Python 的 `async` 函数在调用时并不会立即执行，而是返回一个协程对象。只有通过 `await`、`asyncio.gather` 等方式，协程才会真正开始执行。 这种行为可能导致一些问题，尤其是在需要尽快启动多个协程，并在稍后等待它们完成的情况下。如果使用 `asyncio.gather`，所有协程会在同一时刻启动，导致潜在的性能瓶颈。 为了解决这个问题，我们可以利用 `asyncio.run_coroutine_threadsafe` 函数，在一个独立的线程中运行协程。这允许协程立即启动，而不会阻塞主线程。 **使用 `run_coroutine_threadsafe`** `asyncio.run_coroutine_threadsafe(coro, loop)` 函数接受一个协程对象 `coro` 和一个事件循环 `loop` 作为参数。它将协程提交到指定的事件循环中，并在该循环中运行协程。该函数返回一个 `concurrent.futures.Future` 对象，可以用来获取协程的结果或检查其状态。 以下是一个示例代码，展示了如何使用 `run_coroutine_threadsafe` 函数： ```python import asyncio import time from threading import Thread global_loop = None def thread_for_event_loop(): global global_loop global_loop = asyncio.new_event_loop() asyncio.set_event_loop(global_loop) global_loop.run_forever() t = Thread(target=thread_for_event_loop) t.daemon = True t.start() time.sleep(1) # wait for thread to start old_print = print print = lambda *_: old_print(round(time.perf_counter(), 1), *_) def attempt(future): # doesn't actually do anything, only prints if task is done print(future.done()) async def work(): print("SETUP") await asyncio.sleep(2) print("MIDDLE") await asyncio.sleep(2) print("END") return "Result" async def main(): print("START", int(time.perf_counter())) task = asyncio.run_coroutine_threadsafe(work(), global_loop) attempt(task) attempt(task) print("before first sleep") time.sleep(3) print("after first sleep") attempt(task) attempt(task) print("before second sleep") time.sleep(3) # Block CPU to wait for second sleeping to finish print("after second sleep") attempt(task) attempt(task) print(await asyncio.wrap_future(task)) asyncio.run(main())

代码解释：

1. 创建事件循环线程： thread_for_event_loop 函数创建一个新的事件循环，并在一个独立的线程中运行它。这确保了协程在后台运行，而不会阻塞主线程。
2. attempt 函数： attempt 函数用于检查协程的状态。它接受一个 Future 对象作为参数，并打印协程是否完成。
3. work 协程： work 协程模拟一个耗时任务，其中包含多个 await asyncio.sleep() 调用。
4. main 协程： main 协程使用 asyncio.run_coroutine_threadsafe 函数将 work 协程提交到事件循环线程中。然后，它使用 attempt 函数检查协程的状态，并使用 time.sleep() 模拟主线程中的其他工作。
5. asyncio.wrap_future： 将 concurrent.futures.Future 包装成 asyncio 的 Future，以便使用 await 等待结果。

运行结果：

注意事项：

• asyncio.run_coroutine_threadsafe 函数需要一个事件循环作为参数。如果当前线程没有事件循环，则需要创建一个新的事件循环。
• asyncio.run_coroutine_threadsafe 函数返回一个 concurrent.futures.Future 对象。可以使用 await asyncio.wrap_future(future) 等待 Future 对象完成并获取结果。
• 在多线程环境中使用 asyncio 时，需要注意线程安全问题。确保所有对 asyncio 对象的访问都是线程安全的。

总结：

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通过使用 asyncio.run_coroutine_threadsafe 函数，我们可以实现类似 JavaScript 的异步编程模型，即立即启动异步任务，并在稍后等待它们完成。这种方法可以提高程序的性能和响应速度，尤其是在需要同时运行多个异步任务的情况下。

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