Visaptverošs ceļvedis Python asyncio korutīnu atkļūdošanai, izmantojot iebūvēto atkļūdošanas režīmu. Uzziniet, kā identificēt un atrisināt izplatītas asinhronās programmēšanas problēmas robustām lietojumprogrammām.
Python Coroutine Atkļūdošana: Asyncio Atkļūdošanas Režīma Pārvaldīšana
Asinhronā programmēšana ar asyncio Python piedāvā ievērojamus veiktspējas ieguvumus, īpaši I/O saistītām operācijām. Tomēr asinhronā koda atkļūdošana var būt sarežģīta tā nelineārās izpildes plūsmas dēļ. Python nodrošina iebūvētu atkļūdošanas režīmu asyncio, kas var ievērojami vienkāršot atkļūdošanas procesu. Šī rokasgrāmata izpētīs, kā efektīvi izmantot asyncio atkļūdošanas režīmu, lai identificētu un atrisinātu izplatītas problēmas jūsu asinhronajās lietojumprogrammās.
Asinhronās Programmēšanas Izaicinājumu Izpratne
Pirms iedziļināties atkļūdošanas režīmā, ir svarīgi saprast izplatītus izaicinājumus asinhronā koda atkļūdošanā:
- Nelineāra Izpilde: Asinhronais kods neizpildās secīgi. Korutīnas nodod kontroli atpakaļ notikumu cilpai, padarot grūti izsekot izpildes ceļam.
- Konteksta Pārslēgšana: Bieža konteksta pārslēgšana starp uzdevumiem var aizēnot kļūdu avotu.
- Kļūdu Izplatīšana: Kļūdas vienā korutīnā var nebūt uzreiz acīmredzamas izsaucošajā korutīnā, padarot grūti noteikt galveno cēloni.
- Sacensību Apstākļi: Koplietojami resursi, kuriem vienlaikus piekļūst vairākas korutīnas, var izraisīt sacensību apstākļus, radot neparedzamu uzvedību.
- Beigtās Bloķēšanas: Korutīnas, kas neierobežoti gaida viena otru, var izraisīt beigtās bloķēšanas, apturot lietojumprogrammu.
Asyncio Atkļūdošanas Režīma Ievads
asyncio atkļūdošanas režīms sniedz vērtīgu ieskatu jūsu asinhronā koda izpildē. Tas piedāvā šādas funkcijas:
- Detalizēta Žurnālēšana: Žurnālos dažādus notikumus, kas saistīti ar korutīnu izveidi, izpildi, atcelšanu un izņēmumu apstrādi.
- Resursu Brīdinājumi: Atklāj neatvērtus kontaktligzdas, neatvērtus failus un citas resursu noplūdes.
- Lēnas Atzvanīšanas Noteikšana: Identificē atzvanīšanas, kuru izpilde aizņem ilgāku laiku nekā norādītais slieksnis, norādot uz iespējamiem veiktspējas vājajiem punktiem.
- Uzdevumu Atcelšanas Izsekošana: Sniedz informāciju par uzdevumu atcelšanu, palīdzot jums saprast, kāpēc uzdevumi tiek atcelti un vai tie tiek apstrādāti pareizi.
- Izņēmumu Konteksts: Piedāvā vairāk konteksta izņēmumiem, kas radušies korutīnu iekšienē, atvieglojot kļūdas izsekošanu līdz tās avotam.
Asyncio Atkļūdošanas Režīma Iespējošana
Jūs varat iespējot asyncio atkļūdošanas režīmu vairākos veidos:
1. Izmantojot PYTHONASYNCIODEBUG Vides Mainīgo
Vienkāršākais veids, kā iespējot atkļūdošanas režīmu, ir iestatīt PYTHONASYNCIODEBUG vides mainīgo uz 1 pirms Python skripta palaišanas:
export PYTHONASYNCIODEBUG=1
python your_script.py
Tas iespējos atkļūdošanas režīmu visam skriptam.
2. Atkļūdošanas Karodziņa Iestatīšana asyncio.run()
Ja jūs izmantojat asyncio.run(), lai palaistu notikumu cilpu, jūs varat nodot debug=True argumentu:
import asyncio
async def main():
print("Hello, asyncio!")
if __name__ == "__main__":
asyncio.run(main(), debug=True)
3. Izmantojot loop.set_debug()
Jūs varat arī iespējot atkļūdošanas režīmu, iegūstot notikumu cilpas instanci un izsaucot set_debug(True):
import asyncio
async def main():
print("Hello, asyncio!")
if __name__ == "__main__":
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.set_debug(True)
loop.run_until_complete(main())
Atkļūdošanas Izvades Interpretēšana
Kad atkļūdošanas režīms ir iespējots, asyncio ģenerēs detalizētus žurnāla ziņojumus. Šie ziņojumi sniedz vērtīgu informāciju par jūsu korutīnu izpildi. Šeit ir daži izplatīti atkļūdošanas izvades veidi un kā tos interpretēt:
1. Korutīnu Izveide un Izpilde
Atkļūdošanas režīms reģistrē, kad korutīnas tiek izveidotas un sāktas. Tas palīdz jums izsekot jūsu korutīnu dzīves ciklu:
asyncio | execute () running at example.py:3>
asyncio | Task-1: created at example.py:7
Šī izvade parāda, ka uzdevums ar nosaukumu Task-1 tika izveidots 7. rindā example.py un pašlaik izpilda korutīnu a(), kas definēta 3. rindā.
2. Uzdevumu Atcelšana
Kad uzdevums tiek atcelts, atkļūdošanas režīms reģistrē atcelšanas notikumu un atcelšanas iemeslu:
asyncio | Task-1: cancelling
asyncio | Task-1: cancelled by () running at example.py:10>
Tas norāda, ka Task-1 atcēla Task-2. Uzdevumu atcelšanas izpratne ir būtiska, lai novērstu neparedzētu uzvedību.
3. Resursu Brīdinājumi
Atkļūdošanas režīms brīdina par neatvērtiem resursiem, piemēram, kontaktligzdām un failiem:
ResourceWarning: unclosed
Šie brīdinājumi palīdz jums identificēt un novērst resursu noplūdes, kas var izraisīt veiktspējas pasliktināšanos un sistēmas nestabilitāti.
4. Lēnas Atzvanīšanas Noteikšana
Atkļūdošanas režīms var noteikt atzvanīšanas, kuru izpilde aizņem ilgāku laiku nekā norādītais slieksnis. Tas palīdz jums identificēt veiktspējas vājos punktus:
asyncio | Task was destroyed but it is pending!
pending time: 12345.678 ms
5. Izņēmumu Apstrāde
Atkļūdošanas režīms nodrošina vairāk konteksta izņēmumiem, kas radušies korutīnu iekšienē, ieskaitot uzdevumu un korutīnu, kur radās izņēmums:
asyncio | Task exception was never retrieved
future: () done, raised ValueError('Invalid value')>
Šī izvade norāda, ka ValueError tika izraisīts Task-1 un netika pareizi apstrādāts.
Praktiski Atkļūdošanas Piemēri ar Asyncio Atkļūdošanas Režīmu
Apskatīsim dažus praktiskus piemērus, kā izmantotasyncio atkļūdošanas režīmu, lai diagnosticētu izplatītas problēmas:
1. Neatvērtu Kontaktligzdu Noteikšana
Apsveriet šādu kodu, kas izveido kontaktligzdu, bet to pareizi neaizver:
import asyncio
import socket
async def handle_client(reader, writer):
data = await reader.read(100)
message = data.decode()
addr = writer.get_extra_info('peername')
print(f"Received {message!r} from {addr!r}")
print(f"Send: {message!r}")
writer.write(data)
await writer.drain()
# Missing: writer.close()
async def main():
server = await asyncio.start_server(
handle_client,
'127.0.0.1',
8888
)
addr = server.sockets[0].getsockname()
print(f'Serving on {addr}')
async with server:
await server.serve_forever()
if __name__ == "__main__":
asyncio.run(main(), debug=True)
Kad palaižat šo kodu ar iespējotu atkļūdošanas režīmu, jūs redzēsiet ResourceWarning, kas norāda uz neatvērtu kontaktligzdu:
ResourceWarning: unclosed
Lai to novērstu, jums jāpārliecinās, ka kontaktligzda ir pareizi aizvērta, piemēram, pievienojot writer.close() handle_client korutīnā un to gaidot:
writer.close()
await writer.wait_closed()
2. Lēnu Atzvanīšanu Identificēšana
Pieņemsim, ka jums ir korutīna, kas veic lēnu operāciju:
import asyncio
import time
async def slow_function():
print("Starting slow function")
time.sleep(2)
print("Slow function finished")
return "Result"
async def main():
task = asyncio.create_task(slow_function())
result = await task
print(f"Result: {result}")
if __name__ == "__main__":
asyncio.run(main(), debug=True)
Lai gan noklusējuma atkļūdošanas izvade tieši nenorāda uz lēnām atzvanīšanām, apvienojot to ar rūpīgu žurnālēšanu un profilēšanas rīkiem (piemēram, cProfile vai py-spy), varat sašaurināt lēnās koda daļas. Apsveriet iespēju reģistrēt laikspiedolus pirms un pēc potenciāli lēnām darbībām. Pēc tam tādus rīkus kā cProfile var izmantot reģistrētajiem funkciju izsaukumiem, lai izolētu vājos punktus.
3. Uzdevumu Atcelšanas Atkļūdošana
Apsveriet scenāriju, kurā uzdevums tiek negaidīti atcelts:
import asyncio
async def worker():
try:
while True:
print("Working...")
await asyncio.sleep(0.5)
except asyncio.CancelledError:
print("Worker cancelled")
async def main():
task = asyncio.create_task(worker())
await asyncio.sleep(2)
task.cancel()
try:
await task
except asyncio.CancelledError:
print("Task cancelled in main")
if __name__ == "__main__":
asyncio.run(main(), debug=True)
Atkļūdošanas izvade parādīs uzdevuma atcelšanu:
asyncio | execute started at example.py:16>
Working...
Working...
Working...
Working...
asyncio | Task-1: cancelling
Worker cancelled
asyncio | Task-1: cancelled by result=None>
Task cancelled in main
Tas apstiprina, ka uzdevumu atcēla main() korutīna. Bloks except asyncio.CancelledError nodrošina tīrīšanu pirms uzdevuma pilnīgas pārtraukšanas, novēršot resursu noplūdes vai neatbilstošu stāvokli.
4. Izņēmumu Apstrāde Korutīnās
Pareiza izņēmumu apstrāde ir būtiska asinhronā kodā. Apsveriet šādu piemēru ar neapstrādātu izņēmumu:
import asyncio
async def divide(x, y):
return x / y
async def main():
result = await divide(10, 0)
print(f"Result: {result}")
if __name__ == "__main__":
asyncio.run(main(), debug=True)
Atkļūdošanas režīms ziņos par neapstrādātu izņēmumu:
asyncio | Task exception was never retrieved
future: result=None, exception=ZeroDivisionError('division by zero')>
Lai apstrādātu šo izņēmumu, varat izmantot try...except bloku:
import asyncio
async def divide(x, y):
return x / y
async def main():
try:
result = await divide(10, 0)
print(f"Result: {result}")
except ZeroDivisionError as e:
print(f"Error: {e}")
if __name__ == "__main__":
asyncio.run(main(), debug=True)
Tagad izņēmums tiks uztverts un apstrādāts veiksmīgi.
Labākā Prakse Asyncio Atkļūdošanai
Šeit ir daži labākās prakses piemēriasyncio koda atkļūdošanai:
- Iespējot Atkļūdošanas Režīmu: Vienmēr iespējojiet atkļūdošanas režīmu izstrādes un testēšanas laikā.
- Izmantojiet Žurnālēšanu: Pievienojiet detalizētu žurnālēšanu savām korutīnām, lai izsekotu to izpildes plūsmu. Izmantojiet
logging.getLogger('asyncio')asyncio specifiskiem notikumiem un savus žurnālētājus lietojumprogrammai specifiskiem datiem. - Apstrādājiet Izņēmumus: Ieviesiet robustu izņēmumu apstrādi, lai novērstu neapstrādātu izņēmumu izraisītu lietojumprogrammas avāriju.
- Izmantojiet Uzdevumu Grupas (Python 3.11+): Uzdevumu grupas vienkāršo izņēmumu apstrādi un atcelšanu saistītu uzdevumu grupās.
- Profilējiet Savu Kodu: Izmantojiet profilēšanas rīkus, lai identificētu veiktspējas vājos punktus.
- Rakstiet Vienības Testus: Rakstiet rūpīgus vienības testus, lai pārbaudītu savu korutīnu uzvedību.
- Izmantojiet Tipu Norādes: Izmantojiet tipu norādes, lai savlaicīgi uztvertu ar tipu saistītas kļūdas.
- Apsveriet iespēju izmantot atkļūdotāju: Tādus rīkus kā `pdb` vai IDE atkļūdotājus var izmantot, lai soli pa solim izietu asyncio kodu. Tomēr tie bieži ir mazāk efektīvi nekā atkļūdošanas režīms ar rūpīgu žurnālēšanu asinhronās izpildes dēļ.
Uzlabotas Atkļūdošanas Tehnikas
Papildus pamata atkļūdošanas režīmam apsveriet šīs uzlabotās metodes:1. Pielāgotas Notikumu Cilpas Politikas
Jūs varat izveidot pielāgotas notikumu cilpas politikas, lai pārtvertu un reģistrētu notikumus. Tas ļauj jums iegūt vēl smalkāku kontroli pār atkļūdošanas procesu.
2. Trešo Pušu Atkļūdošanas Rīku Izmantošana
Vairāki trešo pušu atkļūdošanas rīki var palīdzēt atkļūdotasyncio kodu, piemēram:
- PySnooper: Jaudīgs atkļūdošanas rīks, kas automātiski reģistrē jūsu koda izpildi.
- pdb++: Uzlabota standarta
pdbatkļūdotāja versija ar uzlabotām funkcijām. - asyncio_inspector: Bibliotēka, kas īpaši paredzēta asyncio notikumu cilpu pārbaudei.
3. Monkey Patching (Izmantojiet ar Piesardzību)
Ekstrēmos gadījumos jūs varat izmantot monkey patching, lai mainītu asyncio funkciju uzvedību atkļūdošanas nolūkos. Tomēr tas jādara piesardzīgi, jo tas var radīt smalkas kļūdas un padarīt jūsu kodu grūtāk uzturamu. Tas parasti tiek neieteikts, ja vien tas nav absolūti nepieciešams.
Secinājums
Asinhronā koda atkļūdošana var būt sarežģīta, bet asyncio atkļūdošanas režīms nodrošina vērtīgus rīkus un ieskatus, lai vienkāršotu procesu. Iespējojot atkļūdošanas režīmu, interpretējot izvadi un ievērojot labāko praksi, jūs varat efektīvi identificēt un atrisināt izplatītas problēmas savās asinhronajās lietojumprogrammās, kas novedīs pie robustāka un veiktspējīgāka koda. Atcerieties apvienot atkļūdošanas režīmu ar žurnālēšanu, profilēšanu un rūpīgu testēšanu, lai iegūtu labākos rezultātus. Ar praksi un pareiziem rīkiem jūs varat apgūt asyncio korutīnu atkļūdošanas mākslu un izveidot mērogojamas, efektīvas un uzticamas asinhronās lietojumprogrammas.