Primitivas de sincronización

Código fuente: Lib/asyncio/locks.py

las primitivas de sincronización de asyncio están diseñadas para ser similares a las del módulo threading, con dos importantes advertencias:

  • las primitivas de asyncio no son seguras en hilos, por lo tanto, no deben ser usadas para la sincronización de hilos del sistema operativo (usa threading para esto);

  • los métodos de estas primitivas de sincronización no aceptan el argumento timeout. Usa la función asyncio.wait_for() para realizar operaciones que involucren tiempos de espera.

asyncio tiene las siguientes primitivas de sincronización básicas:

Lock

class asyncio.Lock

Implementa un cierre de exclusión mutua para tareas asyncio. No es seguro en hilos.

Un cierre asyncio puede usarse para garantizar el acceso en exclusiva a un recurso compartido.

La forma preferida de usar un Lock es mediante una declaración async with:

lock = asyncio.Lock()

# ... later
async with lock:
    # access shared state

lo que es equivalente a:

lock = asyncio.Lock()

# ... later
await lock.acquire()
try:
    # access shared state
finally:
    lock.release()

Distinto en la versión 3.10: Eliminado el parámetro loop.

coroutine acquire()

Adquiere el cierre.

Este método espera hasta que el cierre está abierto, lo establece como cerrado y retorna True.

Cuando más de una corrutina está bloqueada en acquire(), esperando a que el cierre se abra, solo una de las corrutinas proseguirá finalmente.

Adquirir un cierre es justo: la corrutina que prosigue será la primera corrutina que comenzó a esperarlo.

release()

Libera el cierre.

Cuando el cierre está cerrado, lo restablece al estado abierto y retorna.

Si el cierre está abierto, se lanza una excepción RuntimeError.

locked()

Retorna True si el cierre está cerrado.

Event

class asyncio.Event

Un objeto de eventos. No es seguro en hilos.

Un evento asyncio puede usarse para notificar a múltiples tareas asyncio que ha ocurrido algún evento.

Un objeto Event administra una bandera interna que se puede establecer en true con el método set() y se restablece en false con el método clear(). El método wait() se bloquea hasta que la bandera se establece en true. El flag se establece en false inicialmente.

Distinto en la versión 3.10: Eliminado el parámetro loop.

Ejemplo:

async def waiter(event):
    print('waiting for it ...')
    await event.wait()
    print('... got it!')

async def main():
    # Create an Event object.
    event = asyncio.Event()

    # Spawn a Task to wait until 'event' is set.
    waiter_task = asyncio.create_task(waiter(event))

    # Sleep for 1 second and set the event.
    await asyncio.sleep(1)
    event.set()

    # Wait until the waiter task is finished.
    await waiter_task

asyncio.run(main())
coroutine wait()

Espera hasta que se establezca el evento.

Si el evento está configurado, retorna True inmediatamente. De lo contrario, bloquea hasta que otra tarea llame a set().

set()

Establece el evento.

Todas las tareas esperando a que el evento se establezca serán activadas inmediatamente.

clear()

Borra (restablece) el evento.

Las tareas que esperan en wait() ahora se bloquearán hasta que se vuelva a llamar al método set().

is_set()

Retorna True si el evento está establecido.

Condition

class asyncio.Condition(lock=None)

Un objeto Condition. No seguro en hilos.

Una tarea puede usar una condición primitiva de asyncio para esperar a que suceda algún evento y luego obtener acceso exclusivo a un recurso compartido.

En esencia, un objeto Condition combina la funcionalidad de un objeto Event y un objeto Lock. Es posible tener múltiples objetos Condition que compartan un mismo Lock, lo que permite coordinar el acceso exclusivo a un recurso compartido entre diferentes tareas interesadas en estados particulares de ese recurso compartido.

El argumento opcional lock debe ser un objeto Lock o None. En este último caso, se crea automáticamente un nuevo objeto Lock.

Distinto en la versión 3.10: Eliminado el parámetro loop.

La forma preferida de usar una condición es mediante una declaración async with:

cond = asyncio.Condition()

# ... later
async with cond:
    await cond.wait()

lo que es equivalente a:

cond = asyncio.Condition()

# ... later
await cond.acquire()
try:
    await cond.wait()
finally:
    cond.release()
coroutine acquire()

Adquiere el cierre (lock) subyacente.

Este método espera hasta que el cierre subyacente esté abierto, lo establece en cerrado y retorna True.

notify(n=1)

Despierta como máximo n tareas (1 por defecto) que estén esperando a esta condición. El método no es operativo si no hay tareas esperando.

El cierre debe adquirirse antes de llamar a este método y liberarse poco después. Si se llama con un cierre abierto, se lanza una excepción RuntimeError.

locked()

Retorna True si el cierre subyacente está adquirido.

notify_all()

Despierta todas las tareas que esperan a esta condición.

Este método actúa como notify(), pero despierta todas las tareas en espera.

El cierre debe adquirirse antes de llamar a este método y liberarse poco después. Si se llama con un cierre abierto, se lanza una excepción RuntimeError.

release()

Libera el cierre subyacente.

Cuando se invoca en un cierre abierto, se lanza una excepción RuntimeError.

coroutine wait()

Espera hasta que se le notifique.

Si la tarea que llama no ha adquirido el cierre cuando se llama a este método, se lanza una excepción RuntimeError.

Este método libera el cierre subyacente y luego se bloquea hasta que lo despierte una llamada notify() o notify_all(). Una vez despertado, la condición vuelve a adquirir su cierre y este método retorna True.

coroutine wait_for(predicate)

Espera hasta que un predicado se vuelva verdadero.

El predicado debe ser un objeto invocable cuyo resultado se interpretará como un valor booleano. El valor final es el valor de retorno.

Semaphore

class asyncio.Semaphore(value=1)

Un objeto Semaphore. No es seguro en hilos.

Un semáforo gestiona un contador interno que se reduce en cada llamada al método acquire() y se incrementa en cada llamada al método release(). El contador nunca puede bajar de cero, cuando acquire() encuentra que es cero, se bloquea, esperando hasta que alguna tarea llame a release().

El argumento opcional value proporciona el valor inicial para el contador interno (1 por defecto). Si el valor dado es menor que 0 se lanza una excepción ValueError.

Distinto en la versión 3.10: Eliminado el parámetro loop.

La forma preferida de utilizar un semáforo es mediante una declaración async with:

sem = asyncio.Semaphore(10)

# ... later
async with sem:
    # work with shared resource

lo que es equivalente a:

sem = asyncio.Semaphore(10)

# ... later
await sem.acquire()
try:
    # work with shared resource
finally:
    sem.release()
coroutine acquire()

Adquiere un semáforo.

Si el contador interno es mayor que cero, lo reduce en uno y retorna True inmediatamente. Si es cero, espera hasta que se llame al método release() y retorna True.

locked()

Retorna True si el semáforo no se puede adquirir de inmediato.

release()

Libera un semáforo, incrementando el contador interno en uno. Puede despertar una tarea que esté a la espera para adquirir el semáforo.

A diferencia de BoundedSemaphore, Semaphore permite hacer más llamadas release() que llamadas acquire().

BoundedSemaphore

class asyncio.BoundedSemaphore(value=1)

Un objeto semáforo delimitado. No es seguro en hilos.

BoundedSemaphore es una versión de la clase Semaphore que lanza una excepción ValueError en release() si aumenta el contador interno por encima del valor inicial.

Distinto en la versión 3.10: Eliminado el parámetro loop.

Barrera

class asyncio.Barrier(parties)

Un objeto barrera. No es seguro en hilos.

Una barrera es una primitiva de sincronización simple que permite bloquear hasta que un número parties de tareas estén esperando en ella. Las tareas pueden esperar en el método wait() y se bloquearán hasta que el número especificado de tareas termine esperando en wait(). En ese momento, todas las tareas en espera se desbloquearán simultáneamente.

async with puede utilizarse como alternativa a esperar en wait().

La barrera puede reutilizarse tantas veces como se desee.

Ejemplo:

async def example_barrier():
   # barrier with 3 parties
   b = asyncio.Barrier(3)

   # create 2 new waiting tasks
   asyncio.create_task(b.wait())
   asyncio.create_task(b.wait())

   await asyncio.sleep(0)
   print(b)

   # The third .wait() call passes the barrier
   await b.wait()
   print(b)
   print("barrier passed")

   await asyncio.sleep(0)
   print(b)

asyncio.run(example_barrier())

El resultado de este ejemplo es:

<asyncio.locks.Barrier object at 0x... [filling, waiters:2/3]>
<asyncio.locks.Barrier object at 0x... [draining, waiters:0/3]>
barrier passed
<asyncio.locks.Barrier object at 0x... [filling, waiters:0/3]>

Nuevo en la versión 3.11.

coroutine wait()

Pasa la barrera. Cuando todas las tareas que forman parte de la barrera han llamado a esta función, todas se desbloquean simultáneamente.

Cuando se cancela una tarea en espera o bloqueada en la barrera, esta tarea sale de la barrera que permanece en el mismo estado. Si el estado de la barrera es «filling», el número de tareas en espera disminuye en 1.

El valor de retorno es un entero en el rango de 0 a parties-1, diferente para cada tarea. Esto se puede utilizar para seleccionar una tarea para hacer algún mantenimiento especial, por ejemplo:

...
async with barrier as position:
   if position == 0:
      # Only one task prints this
      print('End of *draining phase*')

Este método puede lanzar una excepción BrokenBarrierError si la barrera se rompe o se restablece mientras una tarea está en espera. Podría lanzar una excepción CancelledError si se cancela una tarea.

coroutine reset()

Devuelve la barrera al estado vacío por defecto. Cualquier tarea que espere en ella recibirá la excepción BrokenBarrierError.

Si se rompe una barrera, puede ser mejor dejarla y crear una nueva.

coroutine abort()

Pone la barrera en estado roto. Esto hace que cualquier llamada activa o futura a wait() falle con el BrokenBarrierError. Use esto por ejemplo si una de las tareas necesita abortar, para evitar tareas en espera infinita.

parties

El número de tareas necesarias para pasar la barrera.

n_waiting

El número de tareas que esperan actualmente en la barrera mientras se llena.

broken

Un booleano que es True si la barrera está en estado roto.

exception asyncio.BrokenBarrierError

Esta excepción, una subclase de RuntimeError, se lanza cuando el objeto Barrier se reinicia o se rompe.

Distinto en la versión 3.9: Adquirir un bloqueo usando await lock o yield from lock o una declaración with (with await lock, with (yield from lock)) se eliminó . En su lugar, use async with lock.