自定义异步IO模块
高性能爬虫
假设有3个url需要发请求。
串行
import requests
urls_list = [
'https://www.cnblogs.com/longyunfeigu/p/9491496.html',
'https://dig.chouti.com/',
'https://dig.chouti.com/r/pic/hot/1'
]
for url in urls_list:
requests.get(url)
串行肯定是最慢的，怎么改进？第一反应：开多个线程。好吧，lowB 第一反应都是这个方法
多线程
import time
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import requests
urls_list = [
'https://www.cnblogs.com/longyunfeigu/p/9491496.html',
'https://dig.chouti.com/',
'https://dig.chouti.com/r/pic/hot/1'
]
start_time = time.time()
pool = ThreadPoolExecutor(3)
def task(url):
requests.get(url)
print('ending')
for i in urls_list:
pool.submit(task, i)
pool.shutdown()
end_time = time.time()
print(end_time - start_time)
开多个线程虽然可以实现并发，但是开线程总归是要耗费资源的，那能不能利用一个线程帮忙提高效率呢，这就需要异步非阻塞登场了
异步非阻塞
什么是异步非阻塞？异步非阻塞就是 异步+非阻塞。异步就是回调，非阻塞指的是单个任务不等待。
在网络IO中，有两个阶段会出现"浪费时间"的情况，一个阶段是connect的时候，请求发出去等待信息回来通知这个客户端socket就绪可以发http报文信息。
另一个阶段是recv接受数据的时候（发送数据不需要等待，直接发就行）需要等待，因为服务端需通过网络把数据发送过来。非阻塞就是不再等待，connect原先需要等待是吧，ok现在我不等了，
recv需要等待是吧，ok我也不等了。不等报错咋办？报错就报错呗，大不了异常捕获就行。如果是非阻塞socket，那么3个url的请求在connect的时候都发出去了，注意，即使报错，请求也是如弦上之箭射出去了。
那么等connect成功后就应该发送数据了呀，这时候就体现出回调了，成功就回来调用一段代码。所有的抽象的话语都可以结合大致的代码来理解。以后如果遇到一些抽象话语不好理解，那么就应该用代码去理解这个抽象话语。
有了异步非阻塞的概念是，那么我们就可以利用一个线程把所有的连接都发送出去，等连接都发送出去而且任意一个connect的信息都没返回的时候，线程就只好等待了，
等有connect的信息返回表示这个客户端socket准备就绪可以发http报文了，这时候再去执行发送数据的代码。这个过程说起来简单，但有一个问题还不清晰：程序怎么知道哪个socket是就绪的？这个大致有2种解决方式：要么是通知（叫醒服务，这个更偏向底层，我们写的应用程序代码可以利用底层已经实现好的技术）；要么是用while死循环不断去检测 。python中有一些模块已经帮我们实现了异步非阻塞的功能。
twisted
from twisted.web.client import getPage, defer
from twisted.internet import reactor
def all_done(arg):
reactor.stop()
def callback(contents):
print(contents)
deferred_list = []
url_list = ['http://www.bing.com', 'http://www.baidu.com', ]
for url in url_list:
deferred = getPage(bytes(url, encoding='utf8'))
# 次数使用回调函数，猜测用到了异步功能
deferred.addCallback(callback)
deferred_list.append(deferred)
dlist = defer.DeferredList(deferred_list)
dlist.addBoth(all_done)
# 死循环，不断地处理deferred_list里的socket对象，按理说处理完成就应该自动停止了，但可能是这个框架架构设计问题，不能做到自动停止，需要手动停
reactor.run()
gevent
gevent 是基于greenlet做的，greenlet实现了协程。协程和线程不一样，协程不是真实存在的，是程序员伪造出来的具有类似于线程的切换效果。单纯的协程不能完成提高效率的方式，如greenlet需要手动切换，所以这出现了gevent。
gevent 可以在遇到IO阻塞的时候自动切换协程的运行，这样就可以提升效率。而协程切来切去的功能正好可以利用过来实现异步非阻塞
import gevent
from gevent import monkey
monkey.patch_all()
import requests
def fetch_async(method, url, req_kwargs):
print(method, url, req_kwargs)
response = requests.request(method=method, url=url, **req_kwargs)
print(response.url)
# ##### 发送请求 #####
gevent.joinall([
gevent.spawn(fetch_async, method='get', url='https://www.cnblogs.com/longyunfeigu/', req_kwargs={}),
gevent.spawn(fetch_async, method='get', url='https://www.baidu.com/', req_kwargs={}),
gevent.spawn(fetch_async, method='get', url='https://github.com/', req_kwargs={}),
])
requests模块发请求，内部也是用socket，先去connect，然后发送请求，最后收到响应
asyncio
asyncio默认只支持发tcp层的报文，想要发http请求，就需要自己封装http报文
import asyncio
@asyncio.coroutine
def fetch_async(host, url='/'):
print(host, url)
reader, writer = yield from asyncio.open_connection(host, 80)
request_header_content = """GET %s HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n""" % (url, host,)
request_header_content = bytes(request_header_content, encoding='utf-8')
writer.write(request_header_content)
yield from writer.drain()
text = yield from reader.read()
print(host, url, text)
writer.close()
tasks = [
fetch_async('www.cnblogs.com', '/longyunfeigu/'),
fetch_async('baidu.com', '/')
]
loop = asyncio.get_event_loop()
results = loop.run_until_complete(asyncio.gather(*tasks))
loop.close()
自定义IO模块
运用知识：非阻塞socket + IO多路复用
from socket import *
import select
import time
class HttpContext(object):
def __init__(self, sock, url_dict):
import time
self._start_time = time.time()
self.sock = sock
self.port = ''
self.host = ''
self.method = ''
self.data = ''
self.path = ''
self.content = b''
self.text = ''
self.timeout = 0
self.callback = None
self.initial(url_dict)
def initial(self, url_dict):
self.port = url_dict.get('port')
self.host = url_dict.get('host')
self.method = url_dict.get('method')
self.data = url_dict.get('data')
self.path = url_dict.get('path')
self.timeout = url_dict.get('timeout', 5)
self.callback = url_dict.get('callback')
def connect(self):
self.sock.connect((self.host, self.port))
def fileno(self):
return self.sock.fileno()
def send_get(self):
content = """%s %s HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n"""%(
self.method.upper(), self.path, self.host)
self.sock.sendall(bytes(content, encoding='utf8'))
def sendall(self):
if self.method.upper() == 'GET':
self.send_get()
elif self.method.upper() == 'POST':
self.send_post()
else:
pass
def send_post(self):
content = """%s %s HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n%s"""%(
self.method.upper(), self.path, self.host, self.data)
self.sock.sendall(bytes(content, encoding='utf8'))
def recv(self):
import time
while 1:
data = self.sock.recv(8096)
if not data:
break
self.content += data
self.text += str(data, encoding='utf8')
time.sleep(0.1)
self.finish()
def finish(self, msg=''):
if msg:
self.text = msg
self.content = bytes(msg, encoding='utf8')
if self.callback:
self.callback(self.text)
class AsynchRequest(object):
def __init__(self):
self.conn_socket_list = []
self.recv_socket_list = []
def add_request(self, **url_dict):
# 立即发起connect连接
soc = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
soc.setblocking(0)
ctx = HttpContext(soc, url_dict)
self.conn_socket_list.append(ctx)
self.recv_socket_list.append(ctx)
try:
ctx.connect()
except BlockingIOError as e:
pass
# print('request is sended')
def check_timeout(self):
# 检验是否超时
ctime = time.time()
for ctx in self.recv_socket_list:
if ctx._start_time + ctx.timeout <= ctime:
self.recv_socket_list.remove(ctx)
self.conn_socket_list.remove(ctx)
ctx.finish('connect超时')
def run(self):
while 1:
# r_list 代表socket对象是否有数据可以读， w_list代表socket是否可以写，也就是是否可以发送数据，写服务端程序一般只需要用到 r_list
# IO多路复用监听的对象不一定是socket对象，只要对象有fileno方法都能监听，内部也是拿对象的fileno的返回值来监听
r_list, w_list, e_list = select.select(self.conn_socket_list, self.recv_socket_list, [], 0.05)
for w in w_list:
w.sendall()
self.recv_socket_list.remove(w)
for r in r_list:
r.recv()
self.conn_socket_list.remove(r)
if not self.conn_socket_list:
break
self.check_timeout()
def callback(response):
print(response)
url_list = [
{'host': 'www.baidu.com','port': 80, 'path':'/', 'name':'baidu', 'method':'GET', 'callback': callback},
{'host': 'cn.bing.com','port': 80,'path':'/', 'name':'chouti', 'method':'GET'},
]
if __name__ == '__main__':
obj = AsynchRequest()
for i in url_list:
obj.add_request(**i)
obj.run()
这里的自定义IO模块是站在客户端的角度来定义的，借助底层的IO多路复用来帮我们检测socket是否已经准备好(不用我们手动写死循环去检测socket对象是否已经准备好)
