python asyncio的几个能力段位

python asyncio

asyncio的知识点分级

在 asyncio 中的重要程度和使用频率的级别。这些级别是主观的，可以根据使用者的需求和经验不同而有所不同。通常，级别越高，这个概念的重要性和使用频率就越高。基于我对asyncio使用的认知我分为以下几个基本级别和对应的概念以及实现。

级别	概念	实现
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

级别1: 以协程（coroutine）为基础的异步编程模型，包括 async def、async with、async for 和 await 等关键字。

掌握1级别的内容可以让你使用 Python asyncio 实现异步编程，包括但不限于以下几个方面：

• 协程的使用：了解 async def、async with、async for 和 await 等关键字，以及如何定义和调用协程。
• 异步的执行和等待：使用 asyncio.run() 函数运行异步程序，使用 await 等待异步操作的完成。
• 异常处理：在协程中捕获和处理异常，包括使用 try/except 和 asyncio.gather() 中的异常处理方式。
• 并发控制：使用 asyncio.Lock 和 asyncio.Event 等工具控制并发，避免资源竞争和死锁。
• 协程间通信：使用 asyncio.Queue 和 asyncio.Future 等工具在协程之间进行通信和协作。

掌握 级别1 的内容是使用 asyncio 进行异步编程的基础，可让你写出高效的异步代码，处理高并发的请求和事件。

级别2: 事件循环（event loop），包括 BaseEventLoop 和 asyncio.run() 等实现，是 asyncio 库的核心。

掌握 级别 2 级别的内容可以让你更深入地理解和使用 Python asyncio，包括但不限于以下几个方面：

• 了解事件循环的概念和实现：掌握 BaseEventLoop 和 asyncio.run() 等模块的使用，理解事件循环的运行机制，包括事件循环的作用、事件循环的运行顺序和控制流程等。
• 多个事件循环的协同：了解 asyncio.run_coroutine_threadsafe() 和 asyncio.run_until_complete() 等方法控制多个事件循环的协同工作，实现高效的异步编程。
• 定时器和延迟操作：使用 asyncio.sleep() 和 BaseEventLoop.call_later() 等方法实现定时器和延迟操作，控制异步操作的执行时间。
• 信号处理：了解 signal 模块和 BaseEventLoop.add_signal_handler() 等方法处理操作系统信号，实现对异步程序的控制和管理。
• 高级事件循环的使用：包括 asyncio.AbstractEventLoop 和 asyncio.ProactorEventLoop 等模块的使用，实现更高效和可扩展的异步编程。

掌握 级别 2 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 asyncio，扩展异步编程的应用场景，实现更高效和可靠的异步程序。

级别3: Futures，一个异步可等待对象，表示异步操作的结果。

掌握 级别 3 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Futures，包括但不限于以下几个方面：

• 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，包括如何创建和使用 Futures，以及如何等待 Futures 对象的完成。
• 错误处理和回调函数：了解如何处理 Futures 中的错误和异常，包括使用 try/except 和 Futures.add_done_callback() 等方法，以及如何使用回调函数处理 Futures 的结果。
• 并发编程：使用 asyncio.gather() 和 asyncio.wait() 等方法实现 Futures 的并发执行，提高异步程序的效率和性能。
• 取消 Futures：了解如何取消 Futures 对象的执行，包括使用 asyncio.wait_for() 和 Futures.cancel() 等方法处理取消操作。
• 异步上下文：掌握 asyncio.Task.current_task() 和 asyncio.Task.all_tasks() 等方法，了解异步上下文的使用和管理。

掌握 级别3 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中 Futures 的使用方法和注意事项，提高异步编程的效率和可靠性。

级别4: Tasks，用于调度协程的对象，通常由 asyncio.create_task() 创建。

掌握 4 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Tasks，包括但不限于以下几个方面：

• Task 的概念和使用：了解 asyncio.Task 的使用方法，包括如何创建和启动 Task，以及如何等待 Task 对象的完成。
• 错误处理和回调函数：了解如何处理 Task 中的错误和异常，包括使用 try/except 和 Task.add_done_callback() 等方法，以及如何使用回调函数处理 Task 的结果。
• 取消 Task：了解如何取消 Task 对象的执行，包括使用 Task.cancel() 方法处理取消操作。
• 并发编程：使用 asyncio.gather() 和 asyncio.wait() 等方法实现 Task 的并发执行，提高异步程序的效率和性能。
• Task 的状态和属性：了解 Task 对象的状态和属性，包括 Task 的执行状态、Task 的协程和异常等信息。

掌握 级别 4 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中 Task 的使用方法和注意事项，提高异步编程的效率和可靠性。

级别5: Subprocesses & threads，用于在 asyncio 中启动子进程或线程，包括 run_in_executor() 和 asyncio.subprocess 等模块。

掌握 5 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Subprocesses & threads，包括但不限于以下几个方面：

• 在协程中启动子进程：了解如何使用 asyncio.create_subprocess_exec() 和 asyncio.create_subprocess_shell() 方法在协程中启动子进程，以及如何与子进程进行交互。
• 在协程中启动线程：了解如何使用 asyncio.run_in_executor() 方法在协程中启动线程，以及如何在协程和线程之间进行数据交换。
• 处理子进程的输出和错误：了解如何使用 asyncio.subprocess.PIPE 和 asyncio.subprocess.STDOUT 等参数处理子进程的输出和错误信息。
• 处理线程的返回值：了解如何使用 asyncio.wrap_future() 方法将线程的返回值转换为 Future 对象，以便在协程中进行处理。
• 实现高效的异步编程：了解如何使用 asyncio.run_in_executor() 和 asyncio.create_subprocess_exec() 等方法实现高效的异步编程，提高异步程序的效率和可靠性。

掌握 级别5 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中 Subprocesses & threads 的使用方法和注意事项，实现更高效和可靠的异步编程。

级别6: Tools，包括 asyncio.Queue，提供了在协程之间通信的工具。

掌握 6 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Tools，包括但不限于以下几个方面：

• asyncio.Queue 的使用：了解如何使用 asyncio.Queue 实现协程之间的消息传递，以及如何处理 Queue 中的数据。
• asyncio.LifoQueue 和 asyncio.PriorityQueue 的使用：了解如何使用 asyncio.LifoQueue 和 asyncio.PriorityQueue 实现后进先出和优先级队列。
• asyncio.Semaphore 的使用：了解如何使用 asyncio.Semaphore 实现并发控制，控制协程的并发数量。
• asyncio.Lock 和 asyncio.Event 的使用：了解如何使用 asyncio.Lock 和 asyncio.Event 实现临界区控制和事件通知机制。
• asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 的使用：了解如何使用 asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 实现协程之间的同步和协作。

掌握级别 6 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中 Tools 的使用方法和注意事项，实现更高效和可靠的异步编程。

级别7: Network: transports，用于传输数据的协议层，包括 asyncio.start_server() 和 BaseTransport 等。

掌握 7 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 Protocols，包括但不限于以下几个方面：

• 协议的概念和实现：掌握 asyncio.Protocol 的使用方法和实现原理，了解协议的作用和生命周期。
• 传输层的实现和使用：了解 asyncio.Transport 的使用方法和实现原理，包括如何创建和关闭传输层，以及如何处理传输层的事件和数据。
• 使用协议实现网络应用：了解如何使用 asyncio.Protocol 和 asyncio.Transport 实现网络应用，包括如何实现基于 TCP 和 UDP 的网络通信和协议。
• 流量控制和拥塞控制：了解如何使用 asyncio.FlowControlMixin 和 asyncio.StatsProtocolMixin 实现流量控制和拥塞控制，提高网络应用的性能和可靠性。
• SSL/TLS 的支持和应用：了解如何使用 asyncio.SSLProtocol 和 asyncio.start_tls() 实现 SSL/TLS 的支持和应用，保障网络通信的安全性。

掌握 级别 7 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中的 Protocols 的使用方法和注意事项，实现更高效和可靠的网络应用。

级别8: Network: TCP & UDP，包括 Protocol，用于处理 TCP 和 UDP 连接。

掌握 8 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 asyncio.Streams，包括但不限于以下几个方面：

• asyncio.StreamReader 和 asyncio.StreamWriter 的使用：了解如何使用 asyncio.StreamReader 和 asyncio.StreamWriter 实现基于流的数据传输，包括如何读取和写入数据，以及如何控制缓冲区和流的状态。
• 使用 asyncio.Streams 实现网络应用：了解如何使用 asyncio.StreamReader 和 asyncio.StreamWriter 实现网络应用，包括如何实现基于 TCP 和 UDP 的网络通信和协议。
• 流量控制和拥塞控制：了解如何使用 asyncio.FlowControlMixin 和 asyncio.StatsProtocolMixin 实现流量控制和拥塞控制，提高网络应用的性能和可靠性。
• SSL/TLS 的支持和应用：了解如何使用 asyncio.SSLProtocol 和 asyncio.start_tls() 实现 SSL/TLS 的支持和应用，保障网络通信的安全性。

掌握 级别 8 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中的 Streams 的使用方法和注意事项，实现更高效和可靠的网络应用。

级别9: Network: streams，包括 StreamReader、StreamWriter 和 asyncio.open_connection() 等模块，用于在协程中直接处理流数据。

掌握 9 级别的内容可以让你更深入地掌握 Python asyncio 中的 asyncio.Synchronization Primitives，包括但不限于以下几个方面：

• asyncio.Lock 和 asyncio.Event 的使用：了解如何使用 asyncio.Lock 和 asyncio.Event 实现临界区控制和事件通知机制。
• asyncio.Semaphore 的使用：了解如何使用 asyncio.Semaphore 实现并发控制，控制协程的并发数量。
• asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 的使用：了解如何使用 asyncio.Condition 和 asyncio.Barrier 实现协程之间的同步和协作。
• asyncio.Queue 和 asyncio.LifoQueue 的使用：了解如何使用 asyncio.Queue 和 asyncio.LifoQueue 实现协程之间的消息传递，以及如何处理 Queue 中的数据。
• asyncio.PriorityQueue 的使用：了解如何使用 asyncio.PriorityQueue 实现优先级队列。

掌握 级别 9 的内容可以帮助你更深入地理解和掌握 Python asyncio 中的 Synchronization Primitives 的使用方法和注意事项，实现更高效和可靠的异步编程。

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