调用异步函数时如何防止上下文切换？

Question

如果我使用异步函数，那么堆栈上方的所有函数也应该是异步的，并且其调用之前应带有await关键字。此示例使用应用程序的多个体系结构层模拟现代程序：

async def func1():
    await asyncio.sleep(1)

async def func2():
    await func1()

async def func3():
    await func2()

async def func4():
    await func3()

async def func5():
    await func4()

当执行线程遇到“等待”时，它可以切换到另一个协程，这需要用于上下文切换的资源。由于存在大量相互竞争的规则和不同级别的抽象，这些开销可能开始限制整个系统的性能。但是在给出的示例中，仅在一种情况下在线切换上下文是有意义的：

await asyncio.sleep(1)

如何禁止某些异步功能的上下文切换？

Answer 1

首先，默认情况下，在您的示例上下文中不会切换。换句话说，在协程Future遇到实际阻塞的东西（如）之前，它不会将控制权返回到事件循环，而直接恢复到内部协程。

我不知道比继承默认事件循环实现更简单的方法来演示这一点：

import asyncio


class TestEventLoop(asyncio.SelectorEventLoop):
    def _run_once(self):
        print('control inside event loop')
        super()._run_once()


async def func1():
    await asyncio.sleep(1)


async def func2():
    print('before func1')
    await func1()
    print('after func1')


async def main():
    print('before func2')
    await func2()
    print('after func2')


loop = TestEventLoop()
asyncio.set_event_loop(loop)
try:
    loop.run_until_complete(main())
finally:
    loop.close()

在输出中，您将看到：

control inside event loop
before func2
before func1
control inside event loop
control inside event loop
after func1
after func2
control inside event loop

func2直接传递执行流来func1避免_run_once可能切换到另一个协程的事件循环。仅当asyncio.sleep遇到阻塞时，事件循环才得到控制。

尽管它是默认事件循环实现的详细信息。

其次，也许更重要的是，与使用异步处理I / O所获得的好处相比，在协程之间进行切换非常便宜。

它也比其他异步替代方法（例如，在OS线程之间切换）便宜得多。

由于协程太多而导致代码变慢的情况极不可能发生，但是即使发生了这种情况，您也应该研究一下更有效的事件循环实现，例如uvloop。