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python3 asyncioライブラリとは

Python 3
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asyncio ライブラリは、Python 標準ライブラリに含まれるモジュールで、非同期プログラミングをサポートするためのツールを提供します。これにより、I/O操作や並行処理を効率的に実行できるようになります。

主な機能

  1. 非同期タスクの管理:

    • asyncio は非同期タスクを作成し、それらを並行して実行するための仕組みを提供します。
    • 非同期タスクは async def で定義され、await を使って他の非同期操作を待機します。

  2. イベントループ:

    • asyncio の中心的な概念は イベントループ です。イベントループは非同期タスクをスケジュールし、実行を管理します。
    • イベントループは asyncio.run() や asyncio.get_event_loop() を使って開始します。

  3. 非同期 I/O:

    • ファイル操作、ネットワーク通信、標準入力/出力などのブロッキング操作を非同期的に実行できます。
    • これにより、複数のタスクを効率的に並行実行できます。

  4. 同期コードの非同期化:

    • .run_in_executor を使って、同期的なブロッキングコードを非同期タスクとして実行できます。

  5. 同期的な並行処理:

    • asyncio.gather() や asyncio.create_task() を使って複数の非同期タスクを並行して実行できます。

使用例

以下は、asyncio を使った基本的な非同期プログラムの例です。

非同期タスクの作成と実行

import asyncio

async def say_hello():
    print("Hello!")
    await asyncio.sleep(1)  # 非同期で1秒待機
    print("Goodbye!")

async def main():
    await say_hello()  # 非同期タスクを実行

asyncio.run(main())  # イベントループを開始

複数タスクの並行実行

import asyncio

async def task1():
    print("Task 1 started")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task 1 finished")

async def task2():
    print("Task 2 started")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 2 finished")

async def main():
    await asyncio.gather(task1(), task2())  # 並行して実行

asyncio.run(main())

非同期 I/O

以下は、非同期で標準入力を読み取る例です。

import asyncio
import sys

async def async_input(prompt=""):
    print(prompt, end="", flush=True)
    return await asyncio.get_event_loop().run_in_executor(None, lambda: sys.stdin.readline().strip())

async def main():
    name = await async_input("Enter your name: ")
    print(f"Hello, {name}!")

asyncio.run(main())

主な関数とクラス

  1. イベントループ関連:

    • asyncio.run(coro): 非同期プログラムを実行するための簡易的な方法。
    • asyncio.get_event_loop(): 現在のイベントループを取得。

  2. タスク管理:

    • asyncio.create_task(coro): 非同期タスクを作成。
    • asyncio.gather(*coros): 複数の非同期タスクを並行して実行。

  3. 非同期 I/O:

    • asyncio.Queue: 非同期キューを提供。
    • .run_in_executor: 同期コードを非同期化。

利用シーン

  • ネットワーク通信:
    • 非同期でソケット通信を行うチャットアプリやサーバー。
  • Webクローリング:
    • 非同期で複数の URL にアクセスしてデータを収集。
  • 非同期 I/O:
    • ファイル操作や標準入力/出力を効率的に処理。

結論

asyncio は、非同期プログラミングを簡単に実現するための強力なツールです。イベントループを中心に、非同期タスクや I/O 操作を効率的に管理できるため、並行処理が必要なアプリケーション（例: チャットアプリ、Webクローラーなど）で広く利用されています。