asyncio и event loop на собеседовании

Одна задача за раз §

Модель цикла событий документация описывает коротко: цикл работает в потоке, как правило главном, и выполняет все обратные вызовы и задачи в этом потоке. Пока задача выполняется, никакая другая задача в том же потоке выполняться не может.

Переключение происходит в одной-единственной точке: когда задача доходит до await, она приостанавливается, и цикл выполняет следующую. Документация называет это кооперативным планированием: цикл выполняет одну задачу за раз, и пока задача ожидает завершения другого объекта, цикл занимается остальными задачами, обратными вызовами или вводом-выводом.

Из этого следует различение, которое стоит проговорить вслух, потому что на нём построена вся тема: asyncio даёт конкурентность, а не параллелизм. Задачи чередуются в одном потоке. Слово «кооперативное» здесь точное: задача отдаёт управление сама, и только в точке await.

Что будет при блокирующем вызове §

Это центральный пункт темы, и документация формулирует его настолько конкретно, что ответ стоит запомнить близко к тексту. Блокирующий код (документация уточняет: CPU-bound) вызывать напрямую нельзя. Причина сформулирована примером: если функция выполняет вычисление в течение одной секунды, все конкурентные задачи asyncio и все операции ввода-вывода задержатся на одну секунду.

Механизм понятен из предыдущей секции. Переключение возможно только на await; блокирующий вызов до await не доходит, значит, управление не возвращается циклу вовсе. Задержится весь цикл, включая обслуживание сети.

Средство названо там же: увести такую работу в исполнитель через loop.run_in_executor(), в другой поток, в другой интерпретатор или даже в другой процесс, чтобы не блокировать поток с циклом. Для функций, которые блокируются на вводе-выводе, есть более прямое средство, asyncio.to_thread: документация относит его именно к I/O-bound функциям, которые иначе заблокировали бы цикл.

Полезно назвать и способ обнаружения, он превращает теорию в проверяемое: в отладочном режиме asyncio логирует обратные вызовы, выполняющиеся дольше 100 миллисекунд, а порог настраивается через loop.slow_callback_duration.

Корутина сама не запускается §

Различие между корутиной и задачей выглядит терминологическим ровно до момента, когда код молча ничего не делает. Документация формулирует это прямо: простой вызов корутинной функции не планирует её выполнение. Вызов возвращает объект корутины, и всё; если его никто не ожидает, корутина не выполнится вообще, а интерпретатор выдаст предупреждение о том, что её так и не дождались.

Задача — это обёртка, добавляющая недостающее: корутину оборачивают в задачу и планируют её выполнение. С этого момента она попадает в очередь цикла и выполнится сама, без явного ожидания в точке создания.

Отсюда выводится и назначение gather: он выполняет переданные объекты конкурентно и возвращает список результатов в том порядке, в котором были переданы аргументы, независимо от порядка завершения. Последнее уточнение стоит помнить: порядок результатов детерминирован, порядок выполнения — нет.

Практический вывод, который связывает секцию с предыдущей: последовательность из двух await даёт два ожидания подряд. Конкурентность появляется тогда, когда обе операции запланированы до того, как начали ожидать результат первой.

asyncio и потоки §

Тема выходит за пределы одного потока, когда рядом с циклом живёт синхронный код. Документация задаёт здесь жёсткое ограничение: почти все объекты asyncio непотокобезопасны.

Оговорка, которую документация делает следом, объясняет, почему это редко замечают: проблемой это обычно не становится, пока нет кода, работающего с этими объектами вне задачи или обратного вызова. Внутри цикла всё согласовано по построению, опасность появляется на границе с обычными потоками.

Правило для этой границы названо одно: чтобы запланировать обратный вызов из другого потока операционной системы, используется loop.call_soon_threadsafe(). Это тот случай, когда знание конкретного имени метода уместно: оно и есть ответ.

Стоит держать в голове и обратное направление, разобранное выше: run_in_executor и asyncio.to_thread уводят синхронный код из цикла в поток, а call_soon_threadsafe возвращает управление в цикл из чужого потока. Это два разных направления одной границы.