#0019 async/awaitの触り

はじめに

• 最近非同期処理について触れることがあり、pythonのasync/awaitについて調べてみた。
• 深掘ろうとすると、抜けなくなりそうなので、簡単な実装で終える。

非同期処理とは

• 処理Aと処理Bを同時に実行できる
• 並行処理
• 同期処理（逐次処理）の逆の意味の言葉
• 非同期処理を使う場面は、「処理の完了まで時間がかかる」場合
• pythonではI/Oバウンド（入出力における負荷）の軽減ために用いられる。
  • ファイルの読み書き
  • DBの読み書き

asyncio 非同期I/O

asyncio は async/await 構文を使い 並行処理の コードを書くためのライブラリです。

asyncio は、高性能なネットワークとウェブサーバ、データベース接続ライブラリ、分散タスクキューなどの複数の非同期 Python フレームワークの基盤として使われています

公式ref

asyncioを使った実装1

まず使ってみる。（非同期処理ではない）

import asyncio
import time

async def main():
    print(f"Start : {time.strftime('%X')}")
    await asyncio.sleep(3)
    print(f"Rest  : {time.strftime('%X')}")
    await asyncio.sleep(1)
    print(f"End   : {time.strftime('%X')}")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

❯❯❯ python async_test.py
Start : 22:51:19
Rest  : 22:51:22
End   : 22:51:23　　#合計6秒なので、これは同期処理。

(memo) コルーチン（asynicをつける）にawaitをつけるとコルーチンが実行されて処理が終わるまで待つになる。

関数を使って実装してみる。

async def function(wait_sec):
    await asyncio.sleep(wait_sec)
    return f"Wait for {wait_sec} sec."

async def main():
    print(f"Start : {time.strftime('%X')}")
    results_1 = await function(2)
    print(results_1)
    print(f"Rest  : {time.strftime('%X')}")
    results_2 = await function(4)
    print(results_2)
    print(f"End   : {time.strftime('%X')}")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

❯❯❯ python async_test.py
Start : 22:59:52
Wait for 2 sec.
Rest  : 22:59:54
Wait for 4 sec.
End   : 22:59:58 #合計6秒なので、これは同期処理。

(memo) コルーチンの処理を関数として切り出したら、関数の前にawaitをつける必要がある。（なんか変な感じだ...）

asyncioを使った実装２

非同期処理を実装する。async.create_taskを利用する。

async def main():
    print(f"Start : {time.strftime('%X')}")
    task1 = asyncio.create_task(function(2))
    task2 = asyncio.create_task(function(4))
    await task1
    await task2
    print(task1.result())
    print(task2.result())
    print(f"End   : {time.strftime('%X')}")


if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

❯❯❯ python async_test.py
Start : 23:05:09
Wait for 2 sec.
Wait for 4 sec.
End   : 23:05:13  #合計4秒なので、これは非同期処理！！

できた。

おわりに

• 非同期処理の奥は深く、gather, await future, await coroutine, run_in_executor, wait_forなど、扱えたら扱いたい。
• コルーチン とは　 「いったん処理を中断した後、続きから処理を再開できるプログラミングの構造。」

コルーチン（英: co-routine）とはプログラミングの構造の一種。サブルーチンがエントリーからリターンまでを一つの処理単位とするのに対し、コルーチンはいったん処理を中断した後、続きから処理を再開できる。接頭辞 co は協調を意味するが、複数のコルーチンが中断・継続により協調動作を行うことによる。
サブルーチンと異なり、状態管理を意識せずに行えるため、協調的処理、イテレータ、無限リスト、パイプなど、継続状況を持つプログラムが容易に記述できる。

(参考wiki)