[Python]Python非同期プログラミング

今回RedisとFastapiでapiを開発する際には非同期を学ぶ必要があると思います.

同期と非同期

関数が完了するかどうかに関心があるかどうか
同期(Synchronous)

は、現在のタスクの応答結果を受信すると、次のタスクを順次要求する.

ジョブの結果の確認を続行します.

非同期

は、現在のタスクの応答結果を受信する前に、次のタスクを要求する.

作業の結果を確認しない.

下図を見ると分かりやすいです.

📂 Image Source-toolsqa

ブロックと非ブロック

関数の戻り点と制御権を渡すかどうか
ブロッキング

の制御権を持つ関数が関数を呼び出し、関数に渡すと、関数の完了を待つのではなく、制御権が待機します.

ノンブロッキング

の制御権を有する関数が関数を呼び出すと、その関数の戻り結果が得られ、制御権が既存の制御権を有する関数である場合、他の操作が可能である場合.

非同期と非ブロックは混同しやすい.ブロックI/Oが使用されているが,プログラムの実行を個別のチャネルで阻止することなく,非同期開発といえる.つまり、blockは主にI/Oについて話しています.asyncはプログラミング方法です.この4つはそれぞれ組み合わせて、それぞれ4つの異なる方法でプログラミングすることができます.

Coroutine

コルディンはcooperative routineの略で、互いに協力するルディンを意味する.非コルディン関数はmain routineとsub routineからなり,それらは互いに依存している.次のコードでは,calc関数がmainルーチン,add,mul関数がそれぞれsubルーチンとなり,タスク終了時にcalc関数を返す.

def add(a, b):
    c = a + b 
    return c
    
def mul(a, b):
	c = a * b
    return c
	
def calc():
    add = add(1, 2)    # add 함수가 끝나면 다시 calc 함수로 돌아옴
 	mul = mul(2, 3)    # mul 함수가 끝나면 다시 calc 함수로 돌아옴
    print(add, mul)
    
    
calc()

ただし、coroutineは従属関係ではなく対等関係であり、mainルーチンの最初の呼び出しがある場合、coroutineはそのタスクを実行し、職業がまだ完了していない場合でも、mainルーチンに戻って次のタスクを実行する.これらpythonのcoroutineは、単一スレッドの待ち時間を短縮し、CPUを最大限に利用することができる.

asyncio

📂 Asyncio Documentation
asyncioはPython同期コードを記述するライブラリです.asyncioは、以下に示すようにasync文およびawait文で簡単に使用できます.

import asyncio

async def func():
	await asyncio.sleep(1)
    print('foo foo')

asyncio.run(func())

asyncio関数を使用する場合は、上記で定義したfunc関数の実行が完了する前に、他のコードを実行できます.

uvloop

よくasyncioとパートナーになるuvloopはasyncioのアクティブループの代替品です.Cython(python関数を使用してC言語を呼び出す)実装により、asyncioをより迅速に作成できます.このuvloopがどれほどよくできているかによって、asyncioの性能を効果的に向上させることができるため、Python非同期プログラミングにおいて核心的な役割を果たしています.
イベントループ(Event Loop)
イベントループはloopのように、繰り返しの文でタスクを1つずつ実行します.タスクが完了していなくても、Event Loopに制御権が渡されるため、Event Loopは次のタスクを実行します.
リファレンス
🔗 PyCon.KR 2019|Pythonを使用してサーバーを極限まで引き延ばす:Async I/Oの底-一石
🔗 Blocking-NonBlocking-Synchronous-Asynchronous
🔗 日立開発ブログ|Python:asyncioより高速uvloop
🔗 エンコードスタンプ|サブルーチンに値を送信