Python 并发 (3):asyncio 的 EventLoop 和 Future 解析
一、事件循环EventLoop
事件循环是asyncio的核心,异步任务的运行、任务完成之后的回调、网络IO操作、子进程的运行,都是通过事件循环完成的。在前一篇文章中,已经提到过,在python3.7中,我们甚至完全不用管事件循环,只需要使用高层API,即asyncio中的方法,我们很少直接与事件循环打交道,但是为了更加熟悉asyncio的运行原理,最好还是了解EventLoop的设计原理。
1、事件循环的创建、获取、设置(上文已经介绍过了)
(1)asyncio.get_running_loop()。python3.7新添加的
(2)asyncio.get_event_loop()
(3)asyncio.set_event_loop(loop)
(4)asyncio.new_event_loop()
2、运行和停止事件循环
(1)loop.run_until_complete(future)。运行事件循环,直到future运行结束
(2)loop.run_forever()。在python3.7中已经取消了,表示事件循环会一直运行,直到遇到stop。
(3)loop.stop()。停止事件循环
(4)loop.is_running()。如果事件循环依然在运行,则返回True
(5)loop.is_closed()。如果事件循环已经close,则返回True
(6)loop.close()。关闭事件循环
3、创建Future和Task
(1)loop.create_future(coroutine) ,返回future对象
(2)loop.create_task(corootine) ,返回task对象
(3)loop.set_task_factory(factory)
(4)loop.get_task_factory()
4、事件循环的时钟
loop.time()。可以这么理解,事件循环内部也维护着一个时钟,可以查看事件循环现在运行的时间点是多少,就像普通的time.time()类似,它返回的是一个浮点数值,比如下面的代码。
import asyncio
async def hello1(a,b):
print('准备做加法运算')
await asyncio.sleep(3)
return a+b
loop=asyncio.get_event_loop()
t1=loop.time() #开始时间
print(t1)
loop.run_until_complete(hello1(3,4))
t2=loop.time() #结束时间
print(t2)
print(t2-t1) #时间间隔
'''运行结果为:
28525.671
准备做加法运算
28528.703
3.0320000000028813
'''
5、计划执行回调函数(CallBacks)
(1)loop.call_later(delay, callback, *args, context=None)
首先简单的说一下它的含义,就是事件循环在delay多长时间之后才执行callback函数,它的返回值是asyncio.TimerHandle类的一个实例对象。
(2)loop.call_at(when, callback, *args, context=None)
即在某一个时刻进行调用计划的回调函数,第一个参数不再是delay而是when,表示一个绝对的时间点,结合前面的loop.time使用,它的使用方法和call_later()很类似。它的返回值是asyncio.TimerHandle类的一个实例对象。
(3)loop.
call_soon
(callback, *args, context=None)
在下一个迭代的时间循环中立刻调用回调函数,用法同上面。它的返回值是asyncio.Handle类的一个实例对象。
(4)loop.
call_soon_threadsafe
(callback, *args, context=None)
这是call_soon()函数的线程安全版本,计划回调函数必须在另一个线程中使用。
需要注意的是:上面的几个回调函数都只使用了“位置参数”哦,asyncio中,大部分的计划回调函数都不支持“关键字参数”,如果是想要使用关键字参数,则推荐使用functools.aprtial()对方法进一步包装,详细可以参考前面的python标准库系列文章。
如:
# will schedule "print("Hello", flush=True)"
loop.call_soon(
functools.partial(print, "Hello", flush=True))
下面来看一下具体的使用例子。
import asyncio
def callback(n):
print('我是回调函数,参数为: {0} '.format(n))
async def main(loop):
print('在异步函数中注册回调函数')
loop.call_later(2, callback, 1)
loop.call_later(1, callback, 2)
loop.call_soon(callback, 3)
await asyncio.sleep(4)
loop = asyncio.get_event_loop()
print('进入事件循环')
loop.run_until_complete(main(loop))
print('关闭事件循环')
loop.close()
'''运行结果为:
进入事件循环
在异步函数中注册回调函数
我是回调函数,参数为: 3
我是回调函数,参数为: 2
我是回调函数,参数为: 1
关闭事件循环
'''
再看一个简单的例子:
import asyncio
def callback(a, loop):
print("我的参数为 {0},执行的时间为{1}".format(a,loop.time()))
#call_later, call_at
if __name__ == "__main__":
try:
loop = asyncio.get_event_loop()
now = loop.time()
loop.call_later(5, callback, 5, loop) #第一个参数设置的时间5.5秒后执行,
loop.call_at(now+2, callback, 2, loop) #在指定的时间,运行,当前时间+2秒
loop.call_at(now+1, callback, 1, loop)
loop.call_at(now+3, callback, 3, loop)
loop.call_soon(callback, 4, loop)
loop.run_forever() #要用这个run_forever运行,因为没有传入协程,这个函数在3.7中已经被取消
except KeyboardInterrupt:
print("Goodbye!")
'''运行结果为:
我的参数为 4,执行的时间为266419.843
我的参数为 1,执行的时间为266420.843
我的参数为 2,执行的时间为266421.859
我的参数为 3,执行的时间为266422.859
我的参数为 5,执行的时间为266424.843
'''
总结注意事项:
(1)CallBack函数只能够定义为同步方法,不能够定义为async方法,及不能使用async和@asyncio.coroutine修饰;
(2)每一个CallBack方法只会调用一次,如果在同一个时刻有另个CallBack方法需要调用,则他们的执行顺序是不确定的;
(3)注意使用functools.partial()去修饰带有关键字参数的CallBack方法;
(4)如何理解?对于一般的异步函数,我们需要将它放在时间循环里面,然后通过事件循环去循环调用它,而因为CallBack并不是异步函数,它是定义为普通的同步方法,所以不能够放在时间循环里面,但是如果我依然想要让事件循环去执行它怎么办呢?那就不放进事件循环,直接让事件循环“立即、稍后、在什么时候”去执行它不就行了嘛,call的含义就是“执行”。
二、底层API之Future
1、Future的定义概览
Future的本质是一个类。他表示的是异步操作的最终将要返回的结果,故而命名为Future,它不是线程安全的。Future对象是awaitable的,参见系类文章的前面,
class asyncio.
Future
(*, loop=None)
2、asyncio中关于Future的几个方法
(1)asyncio.
isfuture
(obj) 。判断一个对象是不是Future,注意python中一切皆对象哦,包括函数,当obj是下面几种情况时返回true:
- asyncio.Future的实例对象
- asyncio.Task的实例对象
- 一个具有
_asyncio_future_blocking
属性的对象
(2)asyncio.
ensure_future
(obj, *, loop=None)。将一个obj包装成Future
(3)asyncio.
wrap_future
(future, *, loop=None)
将concurrent.futures.Future对象包装成一个 asyncio.Future 对象。
3、Future对象的常用方法
(1)result
()。返回Future执行的结果返回值
如果Future被执行完成,如果使用set_result()方法设置了一个结果,那个设置的value就会被返回;
如果Future被执行完成,如果使用set_exception()方法设置了一个异常,那么使用这个方法也会触发异常;
如果Future被取消了,那么使用这个方法会触发CancelledError异常;
如果Future的结果不可用或者是不可达,那么使用这个方法也会触发InvalidStateError异常;
(2)set_result
(result)
标记Future已经执行完毕,并且设置它的返回值。
(3)set_exception
(exception)
标记Future已经执行完毕,并且触发一个异常。
(4)done
()
如果Future1执行完毕,则返回 True
。
(5)cancelled
()
判断任务是否取消。
(6)add_done_callback
(callback, *, context=None)
在Future完成之后,给它添加一个回调方法,这个方法就相当于是loop.call_soon()方法,参见前面,如下例子:
如果要回调带有关键字参数的函数,也需要使用partial方法哦。
(7)remove_done_callback
(callback)
(8)cancel
()
(9)exception
()
(10)get_loop
()。返回Future所绑定的事件循环
三、集中回答以下几个问题
通过前面的讲解,已经讲清楚了asyncio架构里面的一些基本东西,现在可以来集中回答以下一些常见的问题了,弄清楚这希尔问题,可以方便我们更加深入的理解协程。
1、很多个协程一起运行有创建新的线程吗?
协程运行时,都是在一个线程中运行的,没有创建新的线程。如下
import asyncio
import time
import threading
a=time.time()
async def hello1():
print(f"Hello world 01 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
await asyncio.sleep(3)
print("Hello again 01 end")
async def hello2():
print(f"Hello world 02 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
await asyncio.sleep(2)
print("Hello again 02 end")
async def hello3():
print(f"Hello world 03 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
await asyncio.sleep(1)
print("Hello again 03 end")
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [hello1(), hello2(),hello3()]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
b=time.time()
print('---------------------------------------')
print(b-a)
'''运行结果为:
Hello world 03 begin,my thread is:<_MainThread(MainThread, started 4168)>
Hello world 02 begin,my thread is:<_MainThread(MainThread, started 4168)>
Hello world 01 begin,my thread is:<_MainThread(MainThread, started 4168)>
Hello again 03 end
Hello again 02 end
Hello again 01 end
---------------------------------------
2.994506597518921
'''
从上面那个可以看出,三个不同的协程函数都是在一个线程完成的。但是并不是意味着,多个协程函数只能在一个线程中执行,同样可以创建新的线程,其实我们完全可以在新的线程中重新创建一个事件循环,具体的实例参见后面。
2、线程一定效率更高吗?
也不是绝对的,当然在一般情况下,异步方式的执行效率是更高的,就比如上面的三个函数,如果按照同步的方式执行,则一共需要6秒的时间,但是采用协程则只需要最长的那个时间3秒,这自然是提高了工作效率,那是不是一定会提高呢?也不一定,这与协程的调用方式是由密切关系的。如下所示:
import asyncio
import time
import threading
a=time.time()
async def hello1():
print(f"Hello world 01 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
await asyncio.sleep(3)
print("Hello again 01 end")
async def hello2():
print(f"Hello world 02 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
await asyncio.sleep(2)
print("Hello again 02 end")
async def hello3():
print(f"Hello world 03 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
await hello2()
await hello1()
print("Hello again 03 end")
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [hello3()]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
b=time.time()
print('---------------------------------------')
print(b-a)
'''运行结果为:
Hello world 03 begin,my thread is:<_MainThread(MainThread, started 13308)>
Hello world 02 begin,my thread is:<_MainThread(MainThread, started 13308)>
Hello again 02 end
Hello world 01 begin,my thread is:<_MainThread(MainThread, started 13308)>
Hello again 01 end
Hello again 03 end
---------------------------------------
5.008373498916626
'''
我们发现一个问题,上面执行的顺序完全不是异步执行,执行的时间也没有得到改善,究其原因,是因为上面是通过hello3去调用hello1和hello2的,这和同步调用的方式完全是一样的,即使我定义的都是异步方法,它既没有提高执行效率,还会有阻塞。
结论:在有很多个异步方式的时候,一定要尽量避免这种异步函数的直接调用,这和同步是没什么区别的,一定要通过事件循环loop,“让事件循环在各个异步函数之间不停游走”,这样才不会造成阻塞。
3、协程会不会有阻塞呢?
异步方式依然会有阻塞的,当我们定义的很多个异步方法彼此之间有一来的时候,比如,我必须要等到函数1执行完毕,函数2需要用到函数1的返回值,如上面的例子2所示,就会造成阻塞,这也是异步编程的难点之一,如何合理配置这些资源,尽量减少函数之间的明确依赖,这是很重要的。
4、协程的4种状态
协程函数相比于一般的函数来说,我们可以将协程包装成任务Task,任务Task就在于可以跟踪它的状态,我就知道它具体执行到哪一步了,一般来说,协程函数具有4种状态,可以通过相关的模块进行查看,请参见前面的文章,他的四种状态为:
- Pending
- Running
- Done
- Cacelled
创建future的时候,task为pending,事件循环调用执行的时候当然就是running,调用完毕自然就是done,如果需要停止事件循环,中途需要取消,就需要先把task取消,即为cancelled。
四、多任务实现并发
python异步协程函数的最终目的是实现并发,这样才能提高工作效率。
我们经常看见下面这样的代码,即:
tasks = asyncio.gather(*[task1,task2,task3])
loop.run_until_complete(tasks)
#或者是
tasks = asyncio.wait([task1,task2,task3])
loop.run_until_complete(tasks)
#甚至可以写在一起,即
loop.run_until_complete(asyncio.gather(*[task1,task2,task3])
#或者是
asyncio.gather(asyncio.wait([task1,task2,task3]))
上面这些都是一些简单的应用,可以同时进行多任务,进行并发,但是如果我们每一个任务都有返回值,而且需要获取这些返回值,这样做显然还不够,还需要做进一步的处理。
asyncio实现并发的思想是一样的,只是实现的手段稍有区别,主要有以下几种实现方式:
(1)使用gather同时注册多个任务,实现并发
awaitable asyncio.
gather
(*aws, loop=None, return_exceptions=False)
注意事项:
gather的返回值是它所绑定的所有任务的执行结果,而且顺序是不变的,即返回的result的顺序和绑定的顺序是保持一致的。
除此之外,它是awaitable的,所以,如果需要获取多个任务的返回值,既然是awaitable的,就需要将它放在一个函数里面,所以我们引入一个包装多个任务的入口main,这也是python3.7的思想。如下:
# import asyncio
# import time
# import threading
# a=time.time()
# async def hello1():
# print(f"Hello world 01 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
# await asyncio.sleep(3)
# print("Hello again 01 end")
# async def hello2():
# print(f"Hello world 02 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
# await asyncio.sleep(2)
# print("Hello again 02 end")
# async def hello3():
# print(f"Hello world 03 begin,my thread is:{threading.currentThread()}")
# await hello2()
# await hello1()
# print("Hello again 03 end")
# loop = asyncio.get_event_loop()
# tasks = [hello3()]
# loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
# loop.close()
# b=time.time()
# print('---------------------------------------')
# print(b-a)
import asyncio
import time
async def hello1(a,b):
print("Hello world 01 begin")
await asyncio.sleep(3) #模拟耗时任务3秒
print("Hello again 01 end")
return a+b
async def hello2(a,b):
print("Hello world 02 begin")
await asyncio.sleep(2) #模拟耗时任务2秒
print("Hello again 02 end")
return a-b
async def hello3(a,b):
print("Hello world 03 begin")
await asyncio.sleep(4) #模拟耗时任务4秒
print("Hello again 03 end")
return a*b
async def main(): #封装多任务的入口函数
task1=asyncio.ensure_future(hello1(10,5))
task2=asyncio.ensure_future(hello2(10,5))
task3=asyncio.ensure_future(hello3(10,5))
results=await asyncio.gather(task1,task2,task3)
for result in results: #通过迭代获取函数的结果,每一个元素就是相对应的任务的返回值,顺序都没变
print(result)
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())
loop.close()
'''运行结果为:
Hello world 01 begin
Hello world 02 begin
Hello world 03 begin
Hello again 02 end
Hello again 01 end
Hello again 03 end
15
5
50
'''
(2)使用wait可以同时注册多个任务,实现并发
await asyncio.
wait
(aws, *, loop=None, timeout=None, return_when=ALL_COMPLETED)
它与gather不同的地方是他的参数是集合类型,而且他的返回类型是这样一个形式,即
(done, pending). #返回dones是已经完成的任务,pending是未完成的任务,都是集合类型,不同的是每一个元素不再是返回值,而是某一个task哦,
相同的是它依然也是awaitable的,故而也需要定义在一个异步函数main()中,如下。
#前面的代码和上面一样
async def main(): #封装多任务的入口函数
task1=asyncio.ensure_future(hello1(10,5))
task2=asyncio.ensure_future(hello2(10,5))
task3=asyncio.ensure_future(hello3(10,5))
done,pending=await asyncio.wait([task1,task2,task3])
for done_task in done:
print(done_task.result()) #这里返回的是一个任务,不是直接的返回值,故而需要使用result函数进行获取
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())
loop.close()
#运行结果也一样
(3)使用as_completed可以同时注册多个任务,实现并发
这个方法使用的比较少,与前面的两个gather和wait不同的是,它不是awaitable。使用实例参见前面的一篇文章,参见如下:
(4)主调方获取任务的运行结果
上面的运行结果,都是在main()函数里面获取的运行结果,那可不可以不再main()里面获取结果呢,,当然是可以的,我们可以这样做,
async def main(): #封装多任务的入口函数
task1=asyncio.ensure_future(hello1(10,5))
task2=asyncio.ensure_future(hello2(10,5))
task3=asyncio.ensure_future(hello3(10,5))
return await asyncio.gather(task1,task2,task3) #不在这里获取结果,只是返回
loop = asyncio.get_event_loop()
results=loop.run_until_complete(main()) #在这里再获取返回函数值,然后迭代获取
for result in results:
print(result)
loop.close()
#y运行结果同上
或者是如下:
async def main(): #封装多任务的入口函数
task1=asyncio.ensure_future(hello1(10,5))
task2=asyncio.ensure_future(hello2(10,5))
task3=asyncio.ensure_future(hello3(10,5))
return await asyncio.wait([task1,task2,task3]) #不在这里获取结果,只是返回
loop = asyncio.get_event_loop()
done,pending=loop.run_until_complete(main()) #在这里再获取返回函数值,然后迭代获取
for done_task in done:
print(done_task.result())
loop.close()
五、Future补充下一篇预告
1、Future补充
asyncio中的Future类是模仿concurrent.futures.Future类而设计的,关于concurrent.futures.Future,可以查阅相关的文档。它们之间的主要区别是:
(1)asyncio.Future对象是awaitable的,但是concurrent.futures.Future对象是不能够awaitable的;
(2)asyncio.Future.result()和asyncio.Future.exception()是不接受关键字参数timeout的;
(3)当Future没有完成的时候,asyncio.Future.result()和asyncio.Future.exception()将会触发一个InvalidStateError异常;
(4)使用asyncio.Future.add_done_callback()注册的回调函数不会立即执行,它可以使用loop.call_soon代替;
(5)asyncio里面的Future和concurrent.futures.wait()以及concurrent.futures.as_completed()是不兼容的。
有兴趣的小伙伴可以自己学一下concurrent.futures哦!
上一篇: python3 并发操作(Python3 经典编程案例) - II.并发
下一篇: Python 的 Crip(并发、并发的收益率实现、收益率来自、并发的绿色子实现、异步编程、线程和进程、并发比较、简要总结)
推荐阅读
-
Vue 3和Vite如何将自定义的Vue组件打包并发布到npm库?全程解析
-
Python 3中的*和**运算符解析
-
SSM三大框架基础面试题-一、Spring篇 什么是Spring框架? Spring是一种轻量级框架,提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。 我们一般说的Spring框架就是Spring Framework,它是很多模块的集合,使用这些模块可以很方便地协助我们进行开发。这些模块是核心容器、数据访问/集成、Web、AOP(面向切面编程)、工具、消息和测试模块。比如Core Container中的Core组件是Spring所有组件的核心,Beans组件和Context组件是实现IOC和DI的基础,AOP组件用来实现面向切面编程。 Spring的6个特征: 核心技术:依赖注入(DI),AOP,事件(Events),资源,i18n,验证,数据绑定,类型转换,SpEL。 测试:模拟对象,TestContext框架,Spring MVC测试,WebTestClient。 数据访问:事务,DAO支持,JDBC,ORM,编组XML。 Web支持:Spring MVC和Spring WebFlux Web框架。 集成:远程处理,JMS,JCA,JMX,电子邮件,任务,调度,缓存。 语言:Kotlin,Groovy,动态语言。 列举一些重要的Spring模块? Spring Core:核心,可以说Spring其他所有的功能都依赖于该类库。主要提供IOC和DI功能。 Spring Aspects:该模块为与AspectJ的集成提供支持。 Spring AOP:提供面向切面的编程实现。 Spring JDBC:Java数据库连接。 Spring JMS:Java消息服务。 Spring ORM:用于支持Hibernate等ORM工具。 Spring Web:为创建Web应用程序提供支持。 Spring Test:提供了对JUnit和TestNG测试的支持。 谈谈自己对于Spring IOC和AOP的理解 IOC(Inversion Of Controll,控制反转)是一种设计思想: 在程序中手动创建对象的控制权,交由给Spring框架来管理。IOC在其他语言中也有应用,并非Spring特有。IOC容器实际上就是一个Map(key, value),Map中存放的是各种对象。 将对象之间的相互依赖关系交给IOC容器来管理,并由IOC容器完成对象的注入。这样可以很大程度上简化应用的开发,把应用从复杂的依赖关系中解放出来。IOC容器就像是一个工厂一样,当我们需要创建一个对象的时候,只需要配置好配置文件/注解即可,完全不用考虑对象是如何被创建出来的。在实际项目中一个Service类可能由几百甚至上千个类作为它的底层,假如我们需要实例化这个Service,可能要每次都搞清楚这个Service所有底层类的构造函数,这可能会把人逼疯。如果利用IOC的话,你只需要配置好,然后在需要的地方引用就行了,大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。 Spring中的bean的作用域有哪些? 1.singleton:该bean实例为单例 2.prototype:每次请求都会创建一个新的bean实例(多例)。 3.request:每一次HTTP请求都会产生一个新的bean,该bean仅在当前HTTP request内有效。 4.session:每一次HTTP请求都会产生一个新的bean,该bean仅在当前HTTP session内有效。 5.global-session:全局session作用域,仅仅在基于Portlet的Web应用中才有意义,Spring5中已经没有了。Portlet是能够生成语义代码(例如HTML)片段的小型Java Web插件。它们基于Portlet容器,可以像Servlet一样处理HTTP请求。但是与Servlet不同,每个Portlet都有不同的会话。 Spring中的单例bean的线程安全问题了解吗? 概念用于理解:大部分时候我们并没有在系统中使用多线程,所以很少有人会关注这个问题。单例bean存在线程问题,主要是因为当多个线程操作同一个对象的时候,对这个对象的非静态成员变量的写操作会存在线程安全问题。 有两种常见的解决方案(用于回答的点): 1.在bean对象中尽量避免定义可变的成员变量(不太现实)。 2.在类中定义一个ThreadLocal成员变量,将需要的可变成员变量保存在ThreadLocal(线程本地化对象)中(推荐的一种方式)。 ThreadLocal解决多线程变量共享问题(参考博客):https://segmentfault.com/a/1190000009236777 Spring中Bean的生命周期: 1.Bean容器找到配置文件中Spring Bean的定义。 2.Bean容器利用Java Reflection API创建一个Bean的实例。 3.如果涉及到一些属性值,利用set方法设置一些属性值。 4.如果Bean实现了BeanNameAware接口,调用setBeanName方法,传入Bean的名字。 5.如果Bean实现了BeanClassLoaderAware接口,调用setBeanClassLoader方法,传入ClassLoader对象的实例。 6.如果Bean实现了BeanFactoryAware接口,调用setBeanClassFacotory方法,传入ClassLoader对象的实例。 7.与上面的类似,如果实现了其他*Aware接口,就调用相应的方法。 8.如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeanPostProcessor对象,执postProcessBeforeInitialization方法。 9.如果Bean实现了InitializingBean接口,执行afeterPropertiesSet方法。 10.如果Bean在配置文件中的定义包含init-method属性,执行指定的方法。 11.如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeanPostProcess对象,执行postProcessAfterInitialization方法。 12.当要销毁Bean的时候,如果Bean实现了DisposableBean接口,执行destroy方法。 13.当要销毁Bean的时候,如果Bean在配置文件中的定义包含destroy-method属性,执行指定的方法。 Spring框架中用到了哪些设计模式? 1.工厂设计模式:Spring使用工厂模式通过BeanFactory和ApplicationContext创建bean对象。 2.代理设计模式:Spring AOP功能的实现。 3.单例设计模式:Spring中的bean默认都是单例的。 4.模板方法模式:Spring中的jdbcTemplate、hibernateTemplate等以Template结尾的对数据库操作的类,它们就使用到了模板模式。 5.包装器设计模式:我们的项目需要连接多个数据库,而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求能够动态切换不同的数据源。 6.观察者模式:Spring事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。 7.适配器模式:Spring AOP的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式、Spring MVC中也是用到了适配器模式适配Controller。 还有很多。。。。。。。 @Component和@Bean的区别是什么 1.作用对象不同。@Component注解作用于类,而@Bean注解作用于方法。 2.@Component注解通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到Spring容器中(我们可以使用@ComponentScan注解定义要扫描的路径)。@Bean注解通常是在标有该注解的方法中定义产生这个bean,告诉Spring这是某个类的实例,当我需要用它的时候还给我。 3.@Bean注解比@Component注解的自定义性更强,而且很多地方只能通过@Bean注解来注册bean。比如当引用第三方库的类需要装配到Spring容器的时候,就只能通过@Bean注解来实现。 @Configuration public class AppConfig { @Bean public TransferService transferService { return new TransferServiceImpl; } } <beans> <bean id="transferService" class="com.kk.TransferServiceImpl"/> </beans> @Bean public OneService getService(status) { case (status) { when 1: return new serviceImpl1; when 2: return new serviceImpl2; when 3: return new serviceImpl3; } } 将一个类声明为Spring的bean的注解有哪些? 声明bean的注解: @Component 组件,没有明确的角色 @Service 在业务逻辑层使用(service层) @Repository 在数据访问层使用(dao层) @Controller 在展现层使用,控制器的声明 注入bean的注解: @Autowired:由Spring提供 @Inject:由JSR-330提供 @Resource:由JSR-250提供 *扩:JSR 是 java 规范标准 Spring事务管理的方式有几种? 1.编程式事务:在代码中硬编码(不推荐使用)。 2.声明式事务:在配置文件中配置(推荐使用),分为基于XML的声明式事务和基于注解的声明式事务。 Spring事务中的隔离级别有哪几种? 在TransactionDefinition接口中定义了五个表示隔离级别的常量:ISOLATION_DEFAULT:使用后端数据库默认的隔离级别,Mysql默认采用的REPEATABLE_READ隔离级别;Oracle默认采用的READ_COMMITTED隔离级别。ISOLATION_READ_UNCOMMITTED:最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读。ISOLATION_READ_COMMITTED:允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生ISOLATION_REPEATABLE_READ:对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。ISOLATION_SERIALIZABLE:最高的隔离级别,完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。 Spring事务中有哪几种事务传播行为? 在TransactionDefinition接口中定义了八个表示事务传播行为的常量。 支持当前事务的情况:PROPAGATION_REQUIRED:如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则创建一个新的事务。PROPAGATION_SUPPORTS: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则以非事务的方式继续运行。PROPAGATION_MANDATORY: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则抛出异常。(mandatory:强制性)。 不支持当前事务的情况:PROPAGATION_REQUIRES_NEW: 创建一个新的事务,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。PROPAGATION_NOT_SUPPORTED: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。PROPAGATION_NEVER: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则抛出异常。 其他情况:PROPAGATION_NESTED: 如果当前存在事务,则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行;如果当前没有事务,则该取值等价于PROPAGATION_REQUIRED。 二、SpringMVC篇 什么是Spring MVC ?简单介绍下你对springMVC的理解? Spring MVC是一个基于Java的实现了MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架,通过把Model,View,Controller分离,将web层进行职责解耦,把复杂的web应用分成逻辑清晰的几部分,简化开发,减少出错,方便组内开发人员之间的配合。 Spring MVC的工作原理了解嘛? image.png Springmvc的优点: (1)可以支持各种视图技术,而不仅仅局限于JSP; (2)与Spring框架集成(如IoC容器、AOP等); (3)清晰的角色分配:前端控制器(dispatcherServlet) , 请求到处理器映射(handlerMapping), 处理器适配器(HandlerAdapter), 视图解析器(ViewResolver)。 (4) 支持各种请求资源的映射策略。 Spring MVC的主要组件? (1)前端控制器 DispatcherServlet(不需要程序员开发) 作用:接收请求、响应结果,相当于转发器,有了DispatcherServlet 就减少了其它组件之间的耦合度。 (2)处理器映射器HandlerMapping(不需要程序员开发) 作用:根据请求的URL来查找Handler (3)处理器适配器HandlerAdapter 注意:在编写Handler的时候要按照HandlerAdapter要求的规则去编写,这样适配器HandlerAdapter才可以正确的去执行Handler。 (4)处理器Handler(需要程序员开发) (5)视图解析器 ViewResolver(不需要程序员开发) 作用:进行视图的解析,根据视图逻辑名解析成真正的视图(view) (6)视图View(需要程序员开发jsp) View是一个接口, 它的实现类支持不同的视图类型(jsp,freemarker,pdf等等) springMVC和struts2的区别有哪些? (1)springmvc的入口是一个servlet即前端控制器(DispatchServlet),而struts2入口是一个filter过虑器(StrutsPrepareAndExecuteFilter)。 (2)springmvc是基于方法开发(一个url对应一个方法),请求参数传递到方法的形参,可以设计为单例或多例(建议单例),struts2是基于类开发,传递参数是通过类的属性,只能设计为多例。 (3)Struts采用值栈存储请求和响应的数据,通过OGNL存取数据,springmvc通过参数解析器是将request请求内容解析,并给方法形参赋值,将数据和视图封装成ModelAndView对象,最后又将ModelAndView中的模型数据通过reques域传输到页面。Jsp视图解析器默认使用jstl。 SpringMVC怎么样设定重定向和转发的? (1)转发:在返回值前面加"forward:",譬如"forward:user.do?name=method4" (2)重定向:在返回值前面加"redirect:",譬如"redirect:http://www.baidu.com" SpringMvc怎么和AJAX相互调用的? 通过Jackson框架就可以把Java里面的对象直接转化成Js可以识别的Json对象。具体步骤如下 : (1)加入Jackson.jar (2)在配置文件中配置json的映射 (3)在接受Ajax方法里面可以直接返回Object,List等,但方法前面要加上@ResponseBody注解。 如何解决POST请求中文乱码问题,GET的又如何处理呢? (1)解决post请求乱码问题: 在web.xml中配置一个CharacterEncodingFilter过滤器,设置成utf-8; <filter> <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name> <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class> <init-param> <param-name>encoding</param-name> <param-value>utf-8</param-value> </init-param> </filter> <filter-mapping> <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping> (2)get请求中文参数出现乱码解决方法有两个: ①修改tomcat配置文件添加编码与工程编码一致,如下: <ConnectorURIEncoding="utf-8" connectionTimeout="20000" port="8080" protocol="HTTP/1.1" redirectPort="8443"/> ②另外一种方法对参数进行重新编码: String userName = new String(request.getParamter("userName").getBytes("ISO8859-1"),"utf-8") ISO8859-1是tomcat默认编码,需要将tomcat编码后的内容按utf-8编码。 Spring MVC的异常处理 ? 统一异常处理: Spring MVC处理异常有3种方式: (1)使用Spring MVC提供的简单异常处理器SimpleMappingExceptionResolver; (2)实现Spring的异常处理接口HandlerExceptionResolver 自定义自己的异常处理器; (3)使用@ExceptionHandler注解实现异常处理; 统一异常处理的博客:https://blog.csdn.net/ctwy291314/article/details/81983103 SpringMVC的控制器是不是单例模式,如果是,有什么问题,怎么解决? 是单例模式,所以在多线程访问的时候有线程安全问题,不要用同步,会影响性能的,解决方案是在控制器里面不能写成员变量。(此题目类似于上面Spring 中 第5题 有两种解决方案) SpringMVC常用的注解有哪些? @RequestMapping:用于处理请求 url 映射的注解,可用于类或方法上。用于类上,则表示类中的所有响应请求的方法都是以该地址作为父路径。 @RequestBody:注解实现接收http请求的json数据,将json转换为java对象。 @ResponseBody:注解实现将conreoller方法返回对象转化为json对象响应给客户。 SpingMvc中的控制器的注解一般用那个,有没有别的注解可以替代? 一般用@Controller注解,也可以使用@RestController,@RestController注解相当于@ResponseBody + @Controller,表示是表现层,除此之外,一般不用别的注解代替。 如果在拦截请求中,我想拦截get方式提交的方法,怎么配置? 可以在@RequestMapping注解里面加上method=RequestMethod.GET。 怎样在方法里面得到Request,或者Session? 直接在方法的形参中声明request,SpringMVC就自动把request对象传入。 如果想在拦截的方法里面得到从前台传入的参数,怎么得到? 直接在形参里面声明这个参数就可以,但必须名字和传过来的参数一样。 如果前台有很多个参数传入,并且这些参数都是一个对象的,那么怎么样快速得到这个对象? 直接在方法中声明这个对象,SpringMVC就自动会把属性赋值到这个对象里面。 SpringMVC中函数的返回值是什么? 返回值可以有很多类型,有String, ModelAndView。ModelAndView类把视图和数据都合并的一起的。 SpringMVC用什么对象从后台向前台传递数据的? 通过ModelMap对象,可以在这个对象里面调用put方法,把对象加到里面,前台就可以拿到数据。 怎么样把ModelMap里面的数据放入Session里面? 可以在类上面加上@SessionAttributes注解,里面包含的字符串就是要放入session里面的key。 SpringMvc里面拦截器是怎么写的: 有两种写法,一种是实现HandlerInterceptor接口,另外一种是继承适配器类,接着在接口方法当中,实现处理逻辑;然后在SpringMvc的配置文件中配置拦截器即可: <!-- 配置SpringMvc的拦截器 --> <mvc:interceptors> <!-- 配置一个拦截器的Bean就可以了 默认是对所有请求都拦截 --> <bean id="myInterceptor" class="com.zwp.action.MyHandlerInterceptor"></bean> <!-- 只针对部分请求拦截 --> <mvc:interceptor> <mvc:mapping path="/modelMap.do" /> <bean class="com.zwp.action.MyHandlerInterceptorAdapter" /> </mvc:interceptor> </mvc:interceptors> 注解原理: 注解本质是一个继承了Annotation的特殊接口,其具体实现类是Java运行时生成的动态代理类。我们通过反射获取注解时,返回的是Java运行时生成的动态代理对象。通过代理对象调用自定义注解的方法,会最终调用AnnotationInvocationHandler的invoke方法。该方法会从memberValues这个Map中索引出对应的值。而memberValues的来源是Java常量池 三、Mybatis篇 什么是MyBatis? MyBatis是一个可以自定义SQL、存储过程和高级映射的持久层框架。 讲下MyBatis的缓存 MyBatis的缓存分为一级缓存和二级缓存,一级缓存放在session里面,默认就有, 二级缓存放在它的命名空间里,默认是不打开的,使用二级缓存属性类需要实现Serializable序列化接口, 可在它的映射文件中配置<cache/> Mybatis是如何进行分页的?分页插件的原理是什么? 1)Mybatis使用RowBounds对象进行分页,也可以直接编写sql实现分页,也可以使用Mybatis的分页插件。 2)分页插件的原理:实现Mybatis提供的接口,实现自定义插件,在插件的拦截方法内拦截待执行的sql,然后重写sql。 举例:select * from student,拦截sql后重写为:select t.* from (select * from student)t limit 0,10 简述Mybatis的插件运行原理,以及如何编写一个插件? 1)Mybatis仅可以编写针对ParameterHandler、ResultSetHandler、StatementHandler、 Executor这4种接口的插件,Mybatis通过动态代理, 为需要拦截的接口生成代理对象以实现接口方法拦截功能, 每当执行这4种接口对象的方法时,就会进入拦截方法, 具体就是InvocationHandler的invoke方法,当然, 只会拦截那些你指定需要拦截的方法。 2)实现Mybatis的Interceptor接口并复写intercept方法, 然后在给插件编写注解,指定要拦截哪一个接口的哪些方法即可, 记住,别忘了在配置文件中配置你编写的插件。 Mybatis动态sql是做什么的?都有哪些动态sql?能简述一下动态sql的执行原理不? 1)Mybatis动态sql可以让我们在Xml映射文件内, 以标签的形式编写动态sql,完成逻辑判断和动态拼接sql的功能。 2)Mybatis提供了9种动态sql标签:trim|where|set|foreach|if|choose|when|otherwise|bind。 3)其执行原理为,使用OGNL从sql参数对象中计算表达式的值, 根据表达式的值动态拼接sql,以此来完成动态sql的功能。 #{}和${}的区别是什么? 1)#{}是预编译处理,${}是字符串替换。 2)Mybatis在处理#{}时,会将sql中的#{}替换为?号,调用PreparedStatement的set方法来赋值(有效的防止SQL注入); 3)Mybatis在处理${}时,就是把${}替换成变量的值。 为什么说Mybatis是半自动ORM映射工具?它与全自动的区别在哪里? Hibernate属于全自动ORM映射工具, 使用Hibernate查询关联对象或者关联集合对象时, 可以根据对象关系模型直接获取,所以它是全自动的。 而Mybatis在查询关联对象或关联集合对象时, 需要手动编写sql来完成,所以,称之为半自动ORM映射工具。 Mybatis是否支持延迟加载?如果支持,它的实现原理是什么? 1)Mybatis仅支持association关联对象和collection关联集合对象的延迟加载, association指的就是一对一,collection指的就是一对多查询。 在Mybatis配置文件中, 可以配置是否启用延迟加载lazyLoadingEnabled=true|false。 2)它的原理是,使用CGLIB创建目标对象的代理对象, 当调用目标方法时,进入拦截器方法, 比如调用a.getB.getName, 拦截器invoke方法发现a.getB是null值, 那么就会单独发送事先保存好的查询关联B对象的sql, 把B查询上来,然后调用a.setB(b), 于是a的对象b属性就有值了, 接着完成a.getB.getName方法的调用。 这就是延迟加载的基本原理。 MyBatis与Hibernate有哪些不同? 1)Mybatis和hibernate不同,它不完全是一个ORM框架, 因为MyBatis需要程序员自己编写Sql语句, 不过mybatis可以通过XML或注解方式灵活配置要运行的sql语句, 并将java对象和sql语句映射生成最终执行的sql, 最后将sql执行的结果再映射生成java对象。 2)Mybatis学习门槛低,简单易学,程序员直接编写原生态sql, 可严格控制sql执行性能,灵活度高,非常适合对关系数据模型要求不高的软件开发, 例如互联网软件、企业运营类软件等,因为这类软件需求变化频繁, 一但需求变化要求成果输出迅速。但是灵活的前提是mybatis无法做到数据库无关性, 如果需要实现支持多种数据库的软件则需要自定义多套sql映射文件,工作量大。 3)Hibernate对象/关系映射能力强,数据库无关性好, 对于关系模型要求高的软件(例如需求固定的定制化软件) 如果用hibernate开发可以节省很多代码,提高效率。 但是Hibernate的缺点是学习门槛高,要精通门槛更高, 而且怎么设计O/R映射,在性能和对象模型之间如何权衡, 以及怎样用好Hibernate需要具有很强的经验和能力才行。 总之,按照用户的需求在有限的资源环境下只要能做出维护性、 扩展性良好的软件架构都是好架构,所以框架只有适合才是最好。 MyBatis的好处是什么? 1)MyBatis把sql语句从Java源程序中独立出来,放在单独的XML文件中编写, 给程序的维护带来了很大便利。 2)MyBatis封装了底层JDBC API的调用细节,并能自动将结果集转换成Java Bean对象, 大大简化了Java数据库编程的重复工作。 3)因为MyBatis需要程序员自己去编写sql语句, 程序员可以结合数据库自身的特点灵活控制sql语句, 因此能够实现比Hibernate等全自动orm框架更高的查询效率,能够完成复杂查询。 简述Mybatis的Xml映射文件和Mybatis内部数据结构之间的映射关系? Mybatis将所有Xml配置信息都封装到All-In-One重量级对象Configuration内部。 在Xml映射文件中,<parameterMap>标签会被解析为ParameterMap对象, 其每个子元素会被解析为ParameterMapping对象。 <resultMap>标签会被解析为ResultMap对象, 其每个子元素会被解析为ResultMapping对象。 每一个<select>、<insert>、<update>、<delete> 标签均会被解析为MappedStatement对象, 标签内的sql会被解析为BoundSql对象。 什么是MyBatis的接口绑定,有什么好处? 接口映射就是在MyBatis中任意定义接口,然后把接口里面的方法和SQL语句绑定, 我们直接调用接口方法就可以,这样比起原来了SqlSession提供的方法我们可以有更加灵活的选择和设置. 接口绑定有几种实现方式,分别是怎么实现的? 接口绑定有两种实现方式,一种是通过注解绑定,就是在接口的方法上面加 上@Select@Update等注解里面包含Sql语句来绑定, 另外一种就是通过xml里面写SQL来绑定,在这种情况下, 要指定xml映射文件里面的namespace必须为接口的全路径名. 什么情况下用注解绑定,什么情况下用xml绑定? 当Sql语句比较简单时候,用注解绑定;当SQL语句比较复杂时候,用xml绑定,一般用xml绑定的比较多 MyBatis实现一对一有几种方式?具体怎么操作的? 有联合查询和嵌套查询,联合查询是几个表联合查询,只查询一次, 通过在resultMap里面配置association节点配置一对一的类就可以完成; 嵌套查询是先查一个表,根据这个表里面的结果的外键id, 去再另外一个表里面查询数据,也是通过association配置, 但另外一个表的查询通过select属性配置。 Mybatis能执行一对一、一对多的关联查询吗?都有哪些实现方式,以及它们之间的区别? 能,Mybatis不仅可以执行一对一、一对多的关联查询, 还可以执行多对一,多对多的关联查询,多对一查询, 其实就是一对一查询,只需要把selectOne修改为selectList即可; 多对多查询,其实就是一对多查询,只需要把selectOne修改为selectList即可。 关联对象查询,有两种实现方式,一种是单独发送一个sql去查询关联对象, 赋给主对象,然后返回主对象。另一种是使用嵌套查询,嵌套查询的含义为使用join查询, 一部分列是A对象的属性值,另外一部分列是关联对象B的属性值, 好处是只发一个sql查询,就可以把主对象和其关联对象查出来。 MyBatis里面的动态Sql是怎么设定的?用什么语法? MyBatis里面的动态Sql一般是通过if节点来实现,通过OGNL语法来实现, 但是如果要写的完整,必须配合where,trim节点,where节点是判断包含节点有 内容就插入where,否则不插入,trim节点是用来判断如果动态语句是以and 或or 开始,那么会自动把这个and或者or取掉。 Mybatis是如何将sql执行结果封装为目标对象并返回的?都有哪些映射形式? 第一种是使用<resultMap>标签,逐一定义列名和对象属性名之间的映射关系。 第二种是使用sql列的别名功能,将列别名书写为对象属性名, 比如T_NAME AS NAME,对象属性名一般是name,小写, 但是列名不区分大小写,Mybatis会忽略列名大小写,
-
异步编程RxJava-介绍-前言 前段时间写了一篇对协程的一些理解,里面提到了不管是协程还是callback,本质上其实提供的是一种异步无阻塞的编程模式;并且介绍了java中对异步无阻赛这种编程模式的支持,主要提到了Future和CompletableFuture;之后有同学在下面留言提到了RxJava,刚好最近在看微服务设计这本书,里面提到了响应式扩展(Reactive extensions,Rx),而RxJava是Rx在JVM上的实现,所有打算对RxJava进一步了解。 RxJava简介 RxJava的官网地址:https://github.com/ReactiveX/RxJava, 其中对RxJava进行了一句话描述:RxJava – Reactive Extensions for the JVM – a library for composing asynchronous and event-based programs using observable sequences for the Java VM. 大意就是:一个在Java VM上使用可观测的序列来组成异步的、基于事件的程序的库。 更详细的说明在Netflix技术博客的一篇文章中描述了RxJava的主要特点: 1.易于并发从而更好的利用服务器的能力。 2.易于有条件的异步执行。 3.一种更好的方式来避免回调地狱。 4.一种响应式方法。 与CompletableFuture对比 之前提到CompletableFuture真正的实现了异步的编程模式,一个比较常见的使用场景: CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(耗时函数); Future<Integer> f = future.whenComplete((v, e) -> { System.out.println(v); System.out.println(e); }); System.out.println("other..."); 下面用一个简单的例子来看一下RxJava是如何实现异步的编程模式: Observable<Long> observable = Observable.just(1, 2) .subscribeOn(Schedulers.io).map(new Func1<Integer, Long> { @Override public Long call(Integer t) { try { Thread.sleep(1000); //耗时的操作 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace; } return (long) (t * 2); } }); observable.subscribe(new Subscriber<Long> { @Override public void onCompleted { System.out.println("onCompleted"); } @Override public void onError(Throwable e) { System.out.println("error" + e); } @Override public void onNext(Long result) { System.out.println("result = " + result); } }); System.out.println("other..."); Func1中以异步的方式执行了一个耗时的操作,Subscriber(观察者)被订阅到Observable(被观察者)中,当耗时操作执行完会回调Subscriber中的onNext方法。 其中的异步方式是在subscribeOn(Schedulers.io)中指定的,Schedulers.io可以理解为每次执行耗时操作都启动一个新的线程。 结构上其实和CompletableFuture很像,都是异步的执行一个耗时的操作,然后在有结果的时候主动告诉我结果。那我们还需要RxJava干嘛,不知道你有没有注意,上面的例子中其实提供2条数据流[1,2],并且处理完任何一个都会主动告诉我,当然这只是它其中的一项功能,RxJava还有很多好用的功能,在下面的内容会进行介绍。 异步观察者模式 上面这段代码有没有发现特别像设计模式中的:观察者模式;首先提供一个被观察者Observable,然后把观察者Subscriber添加到了被观察者列表中; RxJava中一共提供了四种角色:Observable、Observer、Subscriber、Subjects Observables和Subjects是两个被观察者,Observers和Subscribers是观察者; 当然我们也可以查看一下源码,看一下jdk中的Observer和RxJava的Observer jdk中的Observer: public interface Observer { void update(Observable o, Object arg); } RxJava的Observer: public interface Observer<T> { void onCompleted; void onError(Throwable e); void onNext(T t); } 同时可以发现Subscriber是implements Observer的: public abstract class Subscriber<T> implements Observer<T>, Subscription 可以发现RxJava中在Observer中引入了2个新的方法:onCompleted和onError onCompleted:即通知观察者Observable没有更多的数据,事件队列完结 onError:在事件处理过程中出异常时,onError会被触发,同时队列自动终止,不允许再有事件发出。 正是因为RxJava提供了同步和异步两种方式进行事件的处理,个人觉得异步的方式更能体现RxJava的价值,所以这里给他命名为异步观察者模式。 好了,下面正式介绍RxJava的那些灵活的操作符,这里仅仅是简单的介绍和简单的实例,具体用在什么场景下,会在以后的文章中介绍 Maven引入
-
Python 并发系列 (V) - asyncio 的核心概念和基本架构
-
Python 并发系列 (V) - asyncio 的核心概念和基本架构
-
Python 中的并发编程:Asyncio 和并发性
-
Python 并发 (3):asyncio 的 EventLoop 和 Future 解析
-
Python 并发编程系列 (VI) - asyncio 的 EventLoop 和 Future 详解
-
Python 3中的迭代器和生成器解析