Future与Task

1. 什么是Future和Task

在Python的标准库中，有两个非常重要的概念：Future和Task。它们都是并发编程中用来处理异步操作的工具。虽然Future和Task的概念非常相似，但它们在使用上有一些区别。

1.1 Future

Future代表着一个可能在未来完成的操作，它包装了某个异步操作，可以用于获取操作的结果或者取消操作。在执行异步操作时，返回的是一个Future对象。Future对象提供了访问异步操作结果的方法，比如result()和exception()等。当一个操作被提交给线程池或者事件循环的时候，会立即返回一个Future对象。

import asyncio

# 定义一个异步函数
async def do_something():
    # 执行一些耗时操作
    await asyncio.sleep(1)
    return "操作完成"
# 创建事件循环
loop = asyncio.get_event_loop()
# 提交异步操作
future = loop.create_task(do_something())
# 阻塞等待操作执行完成
loop.run_until_complete(future)
# 获取操作结果
result = future.result()
print(result)

在上面的例子中，我们创建了一个异步函数do_something，然后通过调用loop.create_task()方法将其提交给事件循环。通过future.result()方法可以获取操作的结果。需要注意的是，在获取结果之前，我们需要调用loop.run_until_complete()方法来阻塞等待操作完成。

1.2 Task

Task是对Future的进一步封装，它是一个可以被调度和取消的对象。Task是Future的子类，Task对象对应一个协程对象的执行。在实际使用中，更多地使用Task来管理异步操作。Task继承了Future的所有方法，并且还额外提供了一些方法，如cancel()、done()和add_done_callback()等。

import asyncio

# 定义一个异步函数
async def do_something():
    await asyncio.sleep(1)
    return "操作完成"
# 创建事件循环
loop = asyncio.get_event_loop()
# 创建任务
task = loop.create_task(do_something())
# 取消任务
task.cancel()
# 判断任务是否取消
print(task.cancelled())

在上面的例子中，我们创建了一个Task对象task，然后调用task.cancel()方法取消该任务。通过调用task.cancelled()方法可以判断任务是否被取消。

2. Future和Task的区别

Future和Task都可以表示一个异步操作，但它们之间存在一些区别。

2.1 可调度性

Future对象只能通过事件循环loop.run_until_complete()方法来执行，而Task对象可以通过loop.run_until_complete()方法或者asyncio.ensure_future()来调度执行。

2.2 取消操作

Future对象可以通过cancel()方法来取消操作，而Task对象除了可以使用cancel()方法外，还可以通过loop.create_task()或者asyncio.ensure_future()的返回值来创建，这种创建方式是无法被取消的。

2.3 子类关系

Task是Future的子类，它继承了Future的所有方法，并提供了一些额外的方法来管理异步操作。在实际使用中，我们更多地使用Task来管理异步操作。

3. 使用Future和Task实现并发

Future和Task非常适用于处理并发操作。在实际使用中，我们可以使用Future或Task来提交多个异步操作，并等待所有操作完成。

import asyncio

# 定义两个异步函数
async def job1():
    await asyncio.sleep(1)
    return "Job 1 完成"
async def job2():
    await asyncio.sleep(2)
    return "Job 2 完成"
# 创建事件循环
loop = asyncio.get_event_loop()
# 提交两个异步操作
futures = [loop.create_task(job1()), loop.create_task(job2())]
# 阻塞等待所有操作完成
loop.run_until_complete(asyncio.wait(futures))
# 获取操作结果
results = [future.result() for future in futures]
print(results)

在上面的例子中，我们定义了两个异步函数job1和job2，然后通过调用loop.create_task()方法将这两个函数提交给事件循环。通过asyncio.wait()方法可以阻塞等待所有操作完成。最后，我们通过future.result()方法获取每个操作的结果。

4. 总结

Future和Task是Python标准库中用于处理异步操作的重要工具。Future是对异步操作的封装，代表一个可能在未来完成的操作；Task是对Future的进一步封装，提供了更多的管理和调度功能。通过使用Future和Task，我们可以方便地处理并发操作，并等待所有操作完成。