好的，同学们，今天咱们来聊聊Python异步编程里一个挺有意思，但也容易让人挠头的东西：Awaitable对象和它的好朋友__await__方法。保证让大家听完之后，不仅能明白它们是干啥的，还能自己动手写出能被await的“魔法”对象。
啥是Awaitable？为啥需要它？
首先，得明白Awaitable是个啥。简单来说，一个对象如果能被await，那它就是Awaitable。这就像说，一个东西如果能被吃，那它就是可食用的。听起来挺废话的，但关键在于，await做了啥？
await是Python异步编程里的核心武器。它能让你的程序暂停执行，直到一个异步操作完成，然后再继续往下走。这个“暂停”可不是卡死不动，而是在等待的时候，允许程序去执行其他的任务。这就是异步编程的核心优势：并发。
如果没有Awaitable，await就无用武之地。await需要一个对象告诉它：
- "嘿，我正在做一个异步操作。"
- "等等我，操作完成的时候我会通知你。"
- "操作完成了，这是结果！"
Awaitable对象就是扮演这个角色的。
Awaitable的种类：不只是Coroutine
可能很多人一提到Awaitable，第一反应就是Coroutine（协程）。没错，Coroutine是最常见的Awaitable对象。用async def定义的函数，返回的就是一个Coroutine对象。
import asyncio
async def my_coroutine():
print("Coroutine started")
await asyncio.sleep(1) # 模拟一个耗时操作
print("Coroutine finished")
return "Coroutine Result"
async def main():
result = await my_coroutine()
print(f"Result from coroutine: {result}")
asyncio.run(main())这段代码里，my_coroutine就是一个Coroutine，它可以被await。await asyncio.sleep(1)会让程序暂停1秒，但不会阻塞整个事件循环。
但是，Awaitable不只是Coroutine！任何定义了__await__方法的对象，都可以被await。这给了我们很大的灵活性，可以自定义异步行为。
__await__：Awaitable的灵魂
__await__方法是Awaitable对象的灵魂。它是一个magic method（特殊方法），当await一个对象时，Python会自动调用它的__await__方法。
__await__方法必须返回一个iterator（迭代器）。这个迭代器负责控制异步操作的执行流程。通常，我们会用generator（生成器）来实现这个迭代器。
听起来有点抽象？没关系，咱们举个例子。
自定义Awaitable：模拟一个数据库查询
假设我们要模拟一个数据库查询操作。这个查询操作是异步的，因为我们不想阻塞主线程。我们可以创建一个DatabaseQuery类，让它成为一个Awaitable对象。
import asyncio
class DatabaseQuery:
def __init__(self, query):
self.query = query
self.result = None
self.future = asyncio.Future() # 创建一个Future对象
def __await__(self):
# 返回一个generator，控制异步流程
yield from self.execute_query() # 关键：委托给execute_query
async def execute_query(self):
print(f"Executing query: {self.query}")
await asyncio.sleep(2) # 模拟数据库查询耗时
self.result = f"Result for query: {self.query}"
print(f"Query finished: {self.query}")
self.future.set_result(self.result) # 设置Future的结果
return self.result
async def main():
query1 = DatabaseQuery("SELECT * FROM users")
query2 = DatabaseQuery("SELECT * FROM products")
result1 = await query1
print(f"Result 1: {result1}")
result2 = await query2
print(f"Result 2: {result2}")
asyncio.run(main())这段代码的关键在于__await__方法。它返回一个generator，这个generator实际上就是execute_query函数。
yield from self.execute_query()：这行代码把异步操作的控制权交给了execute_query函数。yield from是个语法糖，相当于把execute_query函数变成了一个子生成器，主生成器（也就是__await__返回的生成器）会一直等待子生成器执行完成。execute_query函数模拟了一个耗时的数据库查询操作。它使用await asyncio.sleep(2)来模拟这个过程。self.future.set_result(self.result)：这行代码设置了Future对象的结果。Future对象是asyncio库提供的一个用于表示异步操作结果的工具。当异步操作完成时，我们会把结果设置到Future对象里。
解释一下Future对象
Future对象是asyncio库里一个非常重要的概念。它可以理解为一个“承诺”，承诺在将来某个时候会有一个结果。
- 你可以把一个
Future对象传递给其他函数或对象，让他们在结果可用时得到通知。 - 你可以使用
await来等待一个Future对象的结果。
在我们的例子中，DatabaseQuery对象创建了一个Future对象，并在查询完成后设置了它的结果。这样，await query1就会等待直到query1的Future对象有了结果。
更详细的分解：__await__到底干了啥？
咱们来更深入地分析一下__await__方法的工作流程。
await query1： 当我们await一个DatabaseQuery对象时，Python会调用它的__await__方法。__await__返回generator：__await__方法返回一个generator，这个generator实际上就是execute_query函数。- generator开始执行：
await会驱动这个generator开始执行。 yield from self.execute_query()： 这行代码把控制权交给了execute_query函数。execute_query执行：execute_query函数开始执行，模拟数据库查询操作。await asyncio.sleep(2)： 这行代码会让execute_query函数暂停执行，并将控制权交还给事件循环。- 事件循环： 事件循环会执行其他的任务，例如处理网络请求、定时器等等。
asyncio.sleep完成： 2秒后，asyncio.sleep完成，execute_query函数恢复执行。- 设置
Future对象的结果：self.future.set_result(self.result)这行代码设置了Future对象的结果。 await query1得到结果：await query1检测到Future对象已经有了结果，于是它也恢复执行，并将结果赋值给result1变量。
表格总结：Awaitable, __await__, Future
| 对象/方法/类 | 作用 | 关键点 |
|---|---|---|
| Awaitable | 可以被await的对象。 |
不一定是Coroutine，任何定义了__await__方法的对象都可以是Awaitable。 |
__await__ |
Awaitable对象的灵魂，定义了异步操作的执行流程。 | 必须返回一个iterator（通常是generator）。 这个iterator负责控制异步操作的执行流程。 yield from 常常用于将控制权交给另一个Coroutine或generator。 |
| Future | asyncio库提供的一个用于表示异步操作结果的工具。 |
可以理解为一个“承诺”，承诺在将来某个时候会有一个结果。 可以用await来等待一个Future对象的结果。 可以用set_result()方法来设置Future对象的结果。 |
为啥要自定义Awaitable？
你可能会问，既然Coroutine已经很好用了，为啥还要自定义Awaitable呢？
自定义Awaitable的优势在于：
- 封装复杂逻辑： 你可以将复杂的异步逻辑封装在一个Awaitable对象里，让代码更清晰、更易于维护。
- 控制异步流程： 你可以完全控制异步操作的执行流程，例如实现超时、重试等机制。
- 与其他库集成： 你可以将其他异步库（例如Twisted、Tornado）集成到
asyncio程序中。
更高级的用法：链式Awaitable
我们可以把多个Awaitable对象链接起来，形成一个复杂的异步流程。
import asyncio
class Task:
def __init__(self, name, duration):
self.name = name
self.duration = duration
self.future = asyncio.Future()
def __await__(self):
yield from self.run()
async def run(self):
print(f"Task {self.name} started")
await asyncio.sleep(self.duration)
print(f"Task {self.name} finished")
self.future.set_result(f"Task {self.name} completed")
return f"Task {self.name} completed"
async def main():
task1 = Task("Task 1", 1)
task2 = Task("Task 2", 2)
task3 = Task("Task 3", 0.5)
# 链式Awaitable：先执行task1，再执行task2，最后执行task3
result1 = await task1
print(f"Result 1: {result1}")
result2 = await task2
print(f"Result 2: {result2}")
result3 = await task3
print(f"Result 3: {result3}")
asyncio.run(main())这段代码里，我们创建了一个Task类，它也是一个Awaitable对象。main函数里，我们把三个Task对象链接起来，先执行task1，再执行task2，最后执行task3。
异常处理：别忘了try…except
在异步编程中，异常处理非常重要。因为异步操作可能会在任何时候抛出异常。
import asyncio
class MyAwaitable:
def __init__(self, should_raise):
self.should_raise = should_raise
def __await__(self):
yield from self.run()
async def run(self):
if self.should_raise:
raise ValueError("Something went wrong!")
return "Success!"
async def main():
try:
result = await MyAwaitable(True)
print(f"Result: {result}") # 这行代码不会被执行
except ValueError as e:
print(f"Caught an exception: {e}")
result = await MyAwaitable(False)
print(f"Result: {result}")
asyncio.run(main())这段代码演示了如何在await一个Awaitable对象时处理异常。
总结：Awaitable和__await__的精髓
- Awaitable对象是能被
await的对象。 __await__方法是Awaitable对象的灵魂，它定义了异步操作的执行流程。__await__方法必须返回一个iterator（通常是generator）。Future对象是asyncio库提供的一个用于表示异步操作结果的工具。- 自定义Awaitable可以封装复杂逻辑、控制异步流程、与其他库集成。
- 异常处理在异步编程中非常重要。
希望通过今天的讲解，大家对Awaitable对象和__await__方法有了更深入的理解。掌握了这些知识，你就可以编写出更灵活、更强大的异步程序了！
记住，理解异步编程的关键在于理解事件循环和非阻塞IO。Awaitable和__await__只是实现异步编程的一种工具，但它们是构建复杂异步系统的基石。多练习，多实践，你就能掌握它们！ 下课！