Что такое `EventLoop` и как он используется в Python?

EventLoop (цикл событий) в Python - это сердце асинхронного программирования, особенно при использовании модуля asyncio. Это бесконечный цикл, который отслеживает и обрабатывает события (например, завершение операций ввода-вывода, таймеры, сигналы). Он выступает в роли координатора, организуя выполнение задач (coroutines) в неблокирующем режиме.

Как он работает:

1. Регистрация задач: Сначала асинхронные задачи (coroutine functions, обёрнутые в async) регистрируются в EventLoop. Регистрация часто осуществляется через asyncio.create_task() или asyncio.run().
2. Опрос событий: EventLoop опрашивает операционную систему или другие источники на предмет возникновения событий. События могут быть чтение данных из сокета, истечение таймера, и т.д.
3. Выбор задачи для выполнения: Когда событие происходит, EventLoop выбирает соответствующую задачу, которая ждала этого события. Он определяет, какая задача может быть выполнена далее на основе готовности её данных или условий.
4. Выполнение задачи: EventLoop запускает выбранную задачу. Асинхронные задачи выполняются кооперативно, то есть они сами должны передавать управление обратно в EventLoop, когда ожидают ввода-вывода или другие медленные операции. Обычно это делается с помощью ключевого слова await. await позволяет задаче приостановиться и отдать управление EventLoop, чтобы он мог обработать другие события.
5. Повторение: Цикл повторяется, пока не будут обработаны все зарегистрированные задачи или пока программа не завершится.

Ключевые моменты:

• EventLoop обеспечивает параллельность, но не параллелизм в строгом смысле. Он позволяет одному потоку эффективно обрабатывать множество задач, переключаясь между ними, когда одна задача ожидает.
• Использование EventLoop значительно повышает производительность ввода-вывода-связанных операций, таких как сетевые запросы, чтение/запись файлов, поскольку не блокирует поток исполнения.
• Он управляется модулем asyncio.
• Обычно есть один EventLoop на поток.
• Функция asyncio.run(main()) автоматически создаёт, запускает и закрывает EventLoop, что упрощает работу с асинхронным кодом.

Пример:

import asyncio

async def my_coroutine(delay):
    print(f"Начало задачи, ждём {delay} секунд")
    await asyncio.sleep(delay)
    print(f"Задача завершена после {delay} секунд")
    return f"Результат {delay}"

async def main():
    task1 = asyncio.create_task(my_coroutine(2))
    task2 = asyncio.create_task(my_coroutine(1))

    result1 = await task1
    result2 = await task2

    print(f"Результат задачи 1: {result1}")
    print(f"Результат задачи 2: {result2}")


asyncio.run(main())
    

В этом примере, asyncio.run(main()) создает и запускает EventLoop. main() создает две задачи, которые выполняются "параллельно" (на самом деле, кооперативно с помощью EventLoop), позволяя программе не блокироваться во время ожидания завершения asyncio.sleep().