python asyncio的幾個能力段位

python asyncio

asyncio的知識點分級

在 asyncio 中的重要程度和使用頻率的級别。這些級别是主觀的，可以根據使用者的需求和經驗不同而有所不同。通常，級别越高，這個概念的重要性和使用頻率就越高。基于我對asyncio使用的認知我分為以下幾個基本級别和對應的概念以及實作。

級别	概念	實作
9	Network: streams	StreamReader, StreamWriter, asyncio.open_connection()
8	Network: TCP & UDP	Protocol, BaseTransport
7	Network: transports	asyncio.start_server()
6	Tools	asyncio.Queue
5	Subprocesses & threads	run_in_executor(), asyncio.subprocess
4	Tasks	asyncio.Task, asyncio.create_task()
3	Futures	asyncio.Future
2	Event loop	asyncio.run(), BaseEventLoop
1	Coroutines	async def, async with, async for, await

級别1: 以協程（coroutine）為基礎的異步程式設計模型，包括 async def、async with、async for 和 await 等關鍵字。

掌握1級别的内容可以讓你使用 Python asyncio 實作異步程式設計，包括但不限于以下幾個方面：

• 協程的使用：了解 async def、async with、async for 和 await 等關鍵字，以及如何定義和調用協程。
• 異步的執行和等待：使用 asyncio.run() 函數運作異步程式，使用 await 等待異步操作的完成。
• 異常處理：在協程中捕獲和處理異常，包括使用 try/except 和 asyncio.gather() 中的異常處理方式。
• 并發控制：使用 asyncio.Lock 和 asyncio.Event 等工具控制并發，避免資源競争和死鎖。
• 協程間通信：使用 asyncio.Queue 和 asyncio.Future 等工具在協程之間進行通信和協作。

掌握 級别1 的内容是使用 asyncio 進行異步程式設計的基礎，可讓你寫出高效的異步代碼，處理高并發的請求和事件。

級别2: 事件循環（event loop），包括 BaseEventLoop 和 asyncio.run() 等實作，是 asyncio 庫的核心。

掌握 級别 2 級别的内容可以讓你更深入地了解和使用 Python asyncio，包括但不限于以下幾個方面：

• 了解事件循環的概念和實作：掌握 BaseEventLoop 和 asyncio.run() 等子產品的使用，了解事件循環的運作機制，包括事件循環的作用、事件循環的運作順序和控制流程等。
• 多個事件循環的協同：了解 asyncio.run_coroutine_threadsafe() 和 asyncio.run_until_complete() 等方法控制多個事件循環的協同工作，實作高效的異步程式設計。
• 定時器和延遲操作：使用 asyncio.sleep() 和 BaseEventLoop.call_later() 等方法實作定時器和延遲操作，控制異步操作的執行時間。
• 信号處理：了解 signal 子產品和 BaseEventLoop.add_signal_handler() 等方法處理作業系統信号，實作對異步程式的控制和管理。
• 進階事件循環的使用：包括 asyncio.AbstractEventLoop 和 asyncio.ProactorEventLoop 等子產品的使用，實作更高效和可擴充的異步程式設計。

掌握 級别 2 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 asyncio，擴充異步程式設計的應用場景，實作更高效和可靠的異步程式。

級别3: Futures，一個異步可等待對象，表示異步操作的結果。

掌握 級别 3 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Futures，包括但不限于以下幾個方面：

• Futures 的概念和使用：掌握 asyncio.Future 的使用方法，了解 Futures 的概念和作用，包括如何建立和使用 Futures，以及如何等待 Futures 對象的完成。
• 錯誤處理和回調函數：了解如何處理 Futures 中的錯誤和異常，包括使用 try/except 和 Futures.add_done_callback() 等方法，以及如何使用回調函數處理 Futures 的結果。
• 并發程式設計：使用 asyncio.gather() 和 asyncio.wait() 等方法實作 Futures 的并發執行，提高異步程式的效率和性能。
• 取消 Futures：了解如何取消 Futures 對象的執行，包括使用 asyncio.wait_for() 和 Futures.cancel() 等方法處理取消操作。
• 異步上下文：掌握 asyncio.Task.current_task() 和 asyncio.Task.all_tasks() 等方法，了解異步上下文的使用和管理。

掌握 級别3 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中 Futures 的使用方法和注意事項，提高異步程式設計的效率和可靠性。

級别4: Tasks，用于排程協程的對象，通常由 asyncio.create_task() 建立。

掌握 4 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Tasks，包括但不限于以下幾個方面：

• Task 的概念和使用：了解 asyncio.Task 的使用方法，包括如何建立和啟動 Task，以及如何等待 Task 對象的完成。
• 錯誤處理和回調函數：了解如何處理 Task 中的錯誤和異常，包括使用 try/except 和 Task.add_done_callback() 等方法，以及如何使用回調函數處理 Task 的結果。
• 取消 Task：了解如何取消 Task 對象的執行，包括使用 Task.cancel() 方法處理取消操作。
• 并發程式設計：使用 asyncio.gather() 和 asyncio.wait() 等方法實作 Task 的并發執行，提高異步程式的效率和性能。
• Task 的狀态和屬性：了解 Task 對象的狀态和屬性，包括 Task 的執行狀态、Task 的協程和異常等資訊。

掌握 級别 4 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中 Task 的使用方法和注意事項，提高異步程式設計的效率和可靠性。

級别5: Subprocesses & threads，用于在 asyncio 中啟動子程序或線程，包括 run_in_executor() 和 asyncio.subprocess 等子產品。

掌握 5 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Subprocesses & threads，包括但不限于以下幾個方面：

• 在協程中啟動子程序：了解如何使用 asyncio.create_subprocess_exec() 和 asyncio.create_subprocess_shell() 方法在協程中啟動子程序，以及如何與子程序進行互動。
• 在協程中啟動線程：了解如何使用 asyncio.run_in_executor() 方法在協程中啟動線程，以及如何在協程和線程之間進行資料交換。
• 處理子程序的輸出和錯誤：了解如何使用 asyncio.subprocess.PIPE 和 asyncio.subprocess.STDOUT 等參數處理子程序的輸出和錯誤資訊。
• 處理線程的傳回值：了解如何使用 asyncio.wrap_future() 方法将線程的傳回值轉換為 Future 對象，以便在協程中進行處理。
• 實作高效的異步程式設計：了解如何使用 asyncio.run_in_executor() 和 asyncio.create_subprocess_exec() 等方法實作高效的異步程式設計，提高異步程式的效率和可靠性。

掌握 級别5 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中 Subprocesses & threads 的使用方法和注意事項，實作更高效和可靠的異步程式設計。

級别6: Tools，包括 asyncio.Queue，提供了在協程之間通信的工具。

掌握 6 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Tools，包括但不限于以下幾個方面：

• asyncio.Queue 的使用：了解如何使用 asyncio.Queue 實作協程之間的消息傳遞，以及如何處理 Queue 中的資料。
• asyncio.LifoQueue 和 asyncio.PriorityQueue 的使用：了解如何使用 asyncio.LifoQueue 和 asyncio.PriorityQueue 實作後進先出和優先級隊列。
• asyncio.Semaphore 的使用：了解如何使用 asyncio.Semaphore 實作并發控制，控制協程的并發數量。
• asyncio.Lock 和 asyncio.Event 的使用：了解如何使用 asyncio.Lock 和 asyncio.Event 實作臨界區控制和事件通知機制。
• asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 的使用：了解如何使用 asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 實作協程之間的同步和協作。

掌握級别 6 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中 Tools 的使用方法和注意事項，實作更高效和可靠的異步程式設計。

級别7: Network: transports，用于傳輸資料的協定層，包括 asyncio.start_server() 和 BaseTransport 等。

掌握 7 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Protocols，包括但不限于以下幾個方面：

• 協定的概念和實作：掌握 asyncio.Protocol 的使用方法和實作原理，了解協定的作用和生命周期。
• 傳輸層的實作和使用：了解 asyncio.Transport 的使用方法和實作原理，包括如何建立和關閉傳輸層，以及如何處理傳輸層的事件和資料。
• 使用協定實作網絡應用：了解如何使用 asyncio.Protocol 和 asyncio.Transport 實作網絡應用，包括如何實作基于 TCP 和 UDP 的網絡通信和協定。
• 流量控制和擁塞控制：了解如何使用 asyncio.FlowControlMixin 和 asyncio.StatsProtocolMixin 實作流量控制和擁塞控制，提高網絡應用的性能和可靠性。
• SSL/TLS 的支援和應用：了解如何使用 asyncio.SSLProtocol 和 asyncio.start_tls() 實作 SSL/TLS 的支援和應用，保障網絡通信的安全性。

掌握 級别 7 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中的 Protocols 的使用方法和注意事項，實作更高效和可靠的網絡應用。

級别8: Network: TCP & UDP，包括 Protocol，用于處理 TCP 和 UDP 連接配接。

掌握 8 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 asyncio.Streams，包括但不限于以下幾個方面：

• asyncio.StreamReader 和 asyncio.StreamWriter 的使用：了解如何使用 asyncio.StreamReader 和 asyncio.StreamWriter 實作基于流的資料傳輸，包括如何讀取和寫入資料，以及如何控制緩沖區和流的狀态。
• 使用 asyncio.Streams 實作網絡應用：了解如何使用 asyncio.StreamReader 和 asyncio.StreamWriter 實作網絡應用，包括如何實作基于 TCP 和 UDP 的網絡通信和協定。
• 流量控制和擁塞控制：了解如何使用 asyncio.FlowControlMixin 和 asyncio.StatsProtocolMixin 實作流量控制和擁塞控制，提高網絡應用的性能和可靠性。
• SSL/TLS 的支援和應用：了解如何使用 asyncio.SSLProtocol 和 asyncio.start_tls() 實作 SSL/TLS 的支援和應用，保障網絡通信的安全性。

掌握 級别 8 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中的 Streams 的使用方法和注意事項，實作更高效和可靠的網絡應用。

級别9: Network: streams，包括 StreamReader、StreamWriter 和 asyncio.open_connection() 等子產品，用于在協程中直接處理流資料。

掌握 9 級别的内容可以讓你更深入地掌握 Python asyncio 中的 asyncio.Synchronization Primitives，包括但不限于以下幾個方面：

• asyncio.Lock 和 asyncio.Event 的使用：了解如何使用 asyncio.Lock 和 asyncio.Event 實作臨界區控制和事件通知機制。
• asyncio.Semaphore 的使用：了解如何使用 asyncio.Semaphore 實作并發控制，控制協程的并發數量。
• asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 的使用：了解如何使用 asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 實作協程之間的同步和協作。
• asyncio.Queue 和 asyncio.LifoQueue 的使用：了解如何使用 asyncio.Queue 和 asyncio.LifoQueue 實作協程之間的消息傳遞，以及如何處理 Queue 中的資料。
• asyncio.PriorityQueue 的使用：了解如何使用 asyncio.PriorityQueue 實作優先級隊列。

掌握 級别 9 的内容可以幫助你更深入地了解和掌握 Python asyncio 中的 Synchronization Primitives 的使用方法和注意事項，實作更高效和可靠的異步程式設計。

如果想快速搞定python asyncio打到頂級段位，可以檢視我的技術專欄《python asyncio從入門到精通》裡面彙總了我對asyncio的各種知識點的經驗總結和生産最佳實踐，專欄每周一更，學的輕松。