使用Python的Twisted框架编写非阻塞程序的代码示例

发表于 5年以前  | 总阅读数:906 次

先来看一段代码:


    # ~*~ Twisted - A Python tale ~*~

    from time import sleep

    # Hello, I'm a developer and I mainly setup Wordpress.
    def install_wordpress(customer):
      # Our hosting company Threads Ltd. is bad. I start installation and...
      print "Start installation for", customer
      # ...then wait till the installation finishes successfully. It is
      # boring and I'm spending most of my time waiting while consuming
      # resources (memory and some CPU cycles). It's because the process
      # is *blocking*.
      sleep(3)
      print "All done for", customer

    # I do this all day long for our customers
    def developer_day(customers):
      for customer in customers:
        install_wordpress(customer)

    developer_day(["Bill", "Elon", "Steve", "Mark"])

运行一下,结果如下所示:


    $ ./deferreds.py 1

    ------ Running example 1 ------
    Start installation for Bill
    All done for Bill
    Start installation
    ...
    * Elapsed time: 12.03 seconds

这是一段顺序执行的代码。四个消费者,为一个人安装需要3秒的时间,那么四个人就是12秒。这样处理不是很令人满意,所以看一下第二个使用了线程的例子:


    import threading

    # The company grew. We now have many customers and I can't handle the
    # workload. We are now 5 developers doing exactly the same thing.
    def developers_day(customers):
      # But we now have to synchronize... a.k.a. bureaucracy
      lock = threading.Lock()
      #
      def dev_day(id):
        print "Goodmorning from developer", id
        # Yuck - I hate locks...
        lock.acquire()
        while customers:
          customer = customers.pop(0)
          lock.release()
          # My Python is less readable
          install_wordpress(customer)
          lock.acquire()
        lock.release()
        print "Bye from developer", id
      # We go to work in the morning
      devs = [threading.Thread(target=dev_day, args=(i,)) for i in range(5)]
      [dev.start() for dev in devs]
      # We leave for the evening
      [dev.join() for dev in devs]

    # We now get more done in the same time but our dev process got more
    # complex. As we grew we spend more time managing queues than doing dev
    # work. We even had occasional deadlocks when processes got extremely
    # complex. The fact is that we are still mostly pressing buttons and
    # waiting but now we also spend some time in meetings.
    developers_day(["Customer %d" % i for i in xrange(15)])

运行一下:


    $ ./deferreds.py 2

    ------ Running example 2 ------
    Goodmorning from developer 0Goodmorning from developer
    1Start installation forGoodmorning from developer 2
    Goodmorning from developer 3Customer 0
    ...
    from developerCustomer 13 3Bye from developer 2
    * Elapsed time: 9.02 seconds

这次是一段并行执行的代码,使用了5个工作线程。15个消费者每个花费3s意味着总共45s的时间,不过用了5个线程并行执行总共只花费了9s的时间。这段代码有点复杂,很大一部分代码是用于管理并发,而不是专注于算法或者业务逻辑。另外,程序的输出结果看起来也很混杂,可读性也天津市。即使是简单的多线程的代码同样也难以写得很好,所以我们转为使用Twisted:


    # For years we thought this was all there was... We kept hiring more
    # developers, more managers and buying servers. We were trying harder
    # optimising processes and fire-fighting while getting mediocre
    # performance in return. Till luckily one day our hosting
    # company decided to increase their fees and we decided to
    # switch to Twisted Ltd.!

    from twisted.internet import reactor
    from twisted.internet import defer
    from twisted.internet import task

    # Twisted has a slightly different approach
    def schedule_install(customer):
      # They are calling us back when a Wordpress installation completes.
      # They connected the caller recognition system with our CRM and
      # we know exactly what a call is about and what has to be done next.
      #
      # We now design processes of what has to happen on certain events.
      def schedule_install_wordpress():
          def on_done():
            print "Callback: Finished installation for", customer
        print "Scheduling: Installation for", customer
        return task.deferLater(reactor, 3, on_done)
      #
      def all_done(_):
        print "All done for", customer
      #
      # For each customer, we schedule these processes on the CRM
      # and that
      # is all our chief-Twisted developer has to do
      d = schedule_install_wordpress()
      d.addCallback(all_done)
      #
      return d

    # Yes, we don't need many developers anymore or any synchronization.
    # ~~ Super-powered Twisted developer ~~
    def twisted_developer_day(customers):
      print "Goodmorning from Twisted developer"
      #
      # Here's what has to be done today
      work = [schedule_install(customer) for customer in customers]
      # Turn off the lights when done
      join = defer.DeferredList(work)
      join.addCallback(lambda _: reactor.stop())
      #
      print "Bye from Twisted developer!"
    # Even his day is particularly short!
    twisted_developer_day(["Customer %d" % i for i in xrange(15)])

    # Reactor, our secretary uses the CRM and follows-up on events!
    reactor.run()

运行结果:


    ------ Running example 3 ------
    Goodmorning from Twisted developer
    Scheduling: Installation for Customer 0
    ....
    Scheduling: Installation for Customer 14
    Bye from Twisted developer!
    Callback: Finished installation for Customer 0
    All done for Customer 0
    Callback: Finished installation for Customer 1
    All done for Customer 1
    ...
    All done for Customer 14
    * Elapsed time: 3.18 seconds

这次我们得到了完美的执行代码和可读性强的输出结果,并且没有使用线程。我们并行地处理了15个消费者,也就是说,本来需要45s的执行时间在3s之内就已经完成。这个窍门就是我们把所有的阻塞的对sleep()的调用都换成了Twisted中对等的task.deferLater()和回调函数。由于现在处理的操作在其他地方进行,我们就可以毫不费力地同时服务于15个消费者。
前面提到处理的操作发生在其他的某个地方。现在来解释一下,算术运算仍然发生在CPU内,但是现在的CPU处理速度相比磁盘和网络操作来说非常快。所以给CPU提供数据或者从CPU向内存或另一个CPU发送数据花费了大多数时间。我们使用了非阻塞的操作节省了这方面的时间,例如,task.deferLater()使用了回调函数,当数据已经传输完成的时候会被激活。
另一个很重要的一点是输出中的Goodmorning from Twisted developer和Bye from Twisted developer!信息。在代码开始执行时就已经打印出了这两条信息。如果代码如此早地执行到了这个地方,那么我们的应用真正开始运行是在什么时候呢?答案是,对于一个Twisted应用(包括Scrapy)来说是在reactor.run()里运行的。在调用这个方法之前,必须把应用中可能用到的每个Deferred链准备就绪,然后reactor.run()方法会监视并激活回调函数。
注意,reactor的主要一条规则就是,你可以执行任何操作,只要它足够快并且是非阻塞的。
现在好了,代码中没有那么用于管理多线程的部分了,不过这些回调函数看起来还是有些杂乱。可以修改成这样:


    # Twisted gave us utilities that make our code way more readable!
    @defer.inlineCallbacks
    def inline_install(customer):
      print "Scheduling: Installation for", customer
      yield task.deferLater(reactor, 3, lambda: None)
      print "Callback: Finished installation for", customer
      print "All done for", customer

    def twisted_developer_day(customers):
      ... same as previously but using inline_install() instead of schedule_install()

    twisted_developer_day(["Customer %d" % i for i in xrange(15)])
    reactor.run()

运行的结果和前一个例子相同。这段代码的作用和上一个例子是一样的,但是看起来更加简洁明了。inlineCallbacks生成器可以使用一些一些Python的机制来使得inline_install()函数暂停或者恢复执行。inline_install()函数变成了一个Deferred对象并且并行地为每个消费者运行。每次yield的时候,运行就会中止在当前的inline_install()实例上,直到yield的Deferred对象完成后再恢复运行。
现在唯一的问题是,如果我们不止有15个消费者,而是有,比如10000个消费者时又该怎样?这段代码会同时开始10000个同时执行的序列(比如HTTP请求、数据库的写操作等等)。这样做可能没什么问题,但也可能会产生各种失败。在有巨大并发请求的应用中,例如Scrapy,我们经常需要把并发的数量限制到一个可以接受的程度上。在下面的一个例子中,我们使用task.Cooperator()来完成这样的功能。Scrapy在它的Item Pipeline中也使用了相同的机制来限制并发的数目(即CONCURRENT_ITEMS设置):


    @defer.inlineCallbacks
    def inline_install(customer):
      ... same as above

    # The new "problem" is that we have to manage all this concurrency to
    # avoid causing problems to others, but this is a nice problem to have.
    def twisted_developer_day(customers):
      print "Goodmorning from Twisted developer"
      work = (inline_install(customer) for customer in customers)
      #
      # We use the Cooperator mechanism to make the secretary not
      # service more than 5 customers simultaneously.
      coop = task.Cooperator()
      join = defer.DeferredList([coop.coiterate(work) for i in xrange(5)])
      #
      join.addCallback(lambda _: reactor.stop())
      print "Bye from Twisted developer!"

    twisted_developer_day(["Customer %d" % i for i in xrange(15)])
    reactor.run()

    # We are now more lean than ever, our customers happy, our hosting
    # bills ridiculously low and our performance stellar.
    # ~*~ THE END ~*~

运行结果:


    $ ./deferreds.py 5
    ------ Running example 5 ------
    Goodmorning from Twisted developer
    Bye from Twisted developer!
    Scheduling: Installation for Customer 0
    ...
    Callback: Finished installation for Customer 4
    All done for Customer 4
    Scheduling: Installation for Customer 5
    ...
    Callback: Finished installation for Customer 14
    All done for Customer 14
    * Elapsed time: 9.19 seconds

从上面的输出中可以看到,程序运行时好像有5个处理消费者的槽。除非一个槽空出来,否则不会开始处理下一个消费者的请求。在本例中,处理时间都是3秒,所以看起来像是5个一批次地处理一样。最后得到的性能跟使用线程是一样的,但是这次只有一个线程,代码也更加简洁更容易写出正确的代码。

PS:deferToThread使同步函数实现非阻塞
wisted的defer.Deferred (from twisted.internet import defer)可以返回一个deferred对象.

注:deferToThread使用线程实现的,不推荐过多使用
把同步函数变为异步(返回一个Deferred)
twisted的deferToThread(from twisted.internet.threads import deferToThread)也返回一个deferred对象,不过回调函数在另一个线程处理,主要用于数据库/文件读取操作


    ..

    # 代码片段

      def dataReceived(self, data):
        now = int(time.time())

        for ftype, data in self.fpcodec.feed(data):
          if ftype == 'oob':
            self.msg('OOB:', repr(data))
          elif ftype == 0x81: # 对服务器请求的心跳应答(这个是解析 防疲劳驾驶仪,发给gps上位机的,然后上位机发给服务器的)
            self.msg('FP.PONG:', repr(data))
          else:
            self.msg('TODO:', (ftype, data))
          d = deferToThread(self.redis.zadd, "beier:fpstat:fps", now, self.devid)
          d.addCallback(self._doResult, extra)

下面这儿完整的例子可以给大家参考一下


    # -*- coding: utf-8 -*-

    from twisted.internet import defer, reactor
    from twisted.internet.threads import deferToThread

    import functools
    import time

    # 耗时操作 这是一个同步阻塞函数
    def mySleep(timeout):
      time.sleep(timeout)

      # 返回值相当于加进了callback里
      return 3 

    def say(result):
      print "耗时操作结束了, 并把它返回的结果给我了", result

    # 用functools.partial包装一下, 传递参数进去
    cb = functools.partial(mySleep, 3)
    d = deferToThread(cb) 
    d.addCallback(say)

    print "你还没有结束我就执行了, 哈哈"

    reactor.run()
 相关推荐

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

发布于:1年以前  |  808次阅读  |  详细内容 »

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

发布于:1年以前  |  770次阅读  |  详细内容 »

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

发布于:1年以前  |  756次阅读  |  详细内容 »

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

发布于:1年以前  |  648次阅读  |  详细内容 »

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

发布于:1年以前  |  589次阅读  |  详细内容 »

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

发布于:1年以前  |  449次阅读  |  详细内容 »

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

发布于:1年以前  |  446次阅读  |  详细内容 »

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

发布于:1年以前  |  445次阅读  |  详细内容 »

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

发布于:1年以前  |  444次阅读  |  详细内容 »

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

发布于:1年以前  |  442次阅读  |  详细内容 »

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

发布于:1年以前  |  441次阅读  |  详细内容 »

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

发布于:1年以前  |  437次阅读  |  详细内容 »

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

发布于:1年以前  |  430次阅读  |  详细内容 »

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

发布于:1年以前  |  428次阅读  |  详细内容 »

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

发布于:1年以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

发布于:1年以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

发布于:1年以前  |  420次阅读  |  详细内容 »

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

发布于:1年以前  |  411次阅读  |  详细内容 »

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

发布于:1年以前  |  406次阅读  |  详细内容 »

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

发布于:1年以前  |  398次阅读  |  详细内容 »
 相关文章
Android插件化方案 5年以前  |  237231次阅读
vscode超好用的代码书签插件Bookmarks 2年以前  |  8065次阅读
 目录