玩轉 Python 3.5 的 await/async

我們從兩個最簡單的函式開始，coro1和coro2。我們可以按順序來執行這兩個函式：

我們得到期望的輸出結果：

不過，基於某些原因，我們可能會期望這些程式碼互動執行。普通的函式做不到這點，所以我們把這些函式轉換成攜程：

通過新的 async 關鍵字的魔法，這些函式不再是函式了，現在它們變成了協程（更準確的說是本地協程函式）。普通函式被呼叫的時候，函式體會被執行，但是在呼叫協程函式的時候，函式體並不會被執行，你得到的是一個協程物件：

輸出：

(直譯器還會列印一些執行時的警告資訊，先忽略掉)。

那麼，為什麼要有一個協程物件？程式碼到底如何執行？執行協程的一種方式是使用 await 表示式(使用新的 await 關鍵字)。你可能會想，可以這樣來做：

不過，你肯定會失望了。await 表示式只有在本地協程函式裡才是有效的。你必須這樣做：

接下來問題來了，main 函式又是如何開始執行的呢?

關鍵之處是協程確實是與 Python 的生成器非常相似，也都有一個 send 方法。我們可以通過呼叫 send 方法來啟動一個協程的執行。

這樣我們的第一個協程終於可以執行完成了，不過我們也得到了一個討厭的 StopIteration 異常：

StopIteration 異常是一種標記生成器（或者像這裡的協程）執行結束的機制。雖然這是一個異常，但是確實是我們期望的！我們可以用適當的 try-catch 程式碼將其包起來，這樣就可以避免錯誤提示。接下來我們讓我們的第二個協程也執行起來：

現在我們得到了全部的輸出，不過有點讓人失望的是這跟最初的輸出結果沒有啥區別。因此我們增加了不少程式碼，不過還沒有做到交替執行。協程與執行緒相似的地方是多個執行緒之間也可以交替執行，不過與執行緒不同之處在於協程之間的切換是顯式的，而執行緒是隱式的（大多數情況下是更好的方式）。所以我們需要加入顯式切換的程式碼。

通常生成器的 send 方法會一直執行，直到通過 yield 關鍵字放棄執行，也許你認為我們的 coro1 可以改成這個樣子：

但是我們不能在協程裡使用 yield。作為替換，我們可以使用新的 await 表示式來暫停協程的執行，直到 awaitable 執行結束。於是我們需要的程式碼類似於 await _something_；問題是這裡 _something_ 是什麼呢？我們必須 await 某個東西，而不是空！這個 PEP 解釋了什麼是可以 await 的（awaitable）。其中一種是另一個本地協程，不過這個對我們瞭解底層細節沒有啥幫助。另一種是通過特定 CPython API 定義的物件，不過我們暫時還不打算引入擴充套件模組，而只限於使用純 Python。除此之外，還剩下兩種選擇：基於生成器的協程物件，或者一個特殊的類似 Future 的物件。

接下來，我們會選擇基於生成器的協程物件。基本上一個 Python 的生成器(例如：某個有yield表示式的函式)可以通過 types.coroutine 裝飾被標記成一個協程。所以，這是一個最簡單的例子：

這定義了一個基於生成器的協程函式。要得到基於生成器的協程物件，只需要執行這個函式。我們可以把我們的 coro1 協程修改成下面這樣：

通過上面的修改，我們期望 coro1 和 coro2 可以交錯執行。到目前為止，輸出是這樣的：

我沒看到正如期望的，在第一條列印語句之後，coro1 停止執行，coro2 接著執行。實際上，我們可以通過下面的程式碼檢視協程物件是如何暫停執行的：

這可以列印 await 表示式所在的行。（注意：列印的是最外層的 await，所以這裡只是起示例作用，通常情況下用處不大）。

現在的問題是，如何讓 coro1 繼續執行完呢？我們可以再呼叫一次 send，程式碼如下：

得到的輸出跟預期一樣：

目前，我們通過為不同的協程顯式呼叫 send來讓它們都執行結束。通常情況下這種方式不是很好。我們希望的是有一個函式來控制所有的協程的執行，直到全部協程都執行完成。換句話說，我們期望連續不斷的呼叫 send，驅動不同的協程去執行，直到send丟擲 StopIteration 異常。

為此我們新建一個函式，這個函式傳入一個協程列表，函式執行這些協程直到全部結束。我們現在要做的就是呼叫這個函式。

這段程式碼每次從協程列表裡取一個協程執行，如果捕獲到 StopIteration 異常，就把這個協程從佇列裡去掉。

接下來我們把手工呼叫 send 的程式碼去掉，程式碼如下：

綜上所述，在 Python 3.5，我們現在可以通過新的 await 和 async 功能很輕鬆的執行協程。本文的相關程式碼可以在github 上找到。