# `concurrent.futures` — Lanzamiento de tareas paralelas

Nuevo en la versión 3.2.

Código fuente: Lib/concurrent/futures/thread.py y Lib/concurrent/futures/process.py

El módulo `concurrent.futures` provee una interfaz de alto nivel para ejecutar invocables de forma asincrónica.

La ejecución asincrónica se puede realizar mediante hilos, usando `ThreadPoolExecutor`, o procesos independientes, mediante `ProcessPoolExecutor`. Ambos implementan la misma interfaz, que se encuentra definida por la clase abstracta `Executor`.

## Objetos Ejecutores

class `concurrent.futures.``Executor`

  Una clase abstracta que proporciona métodos para ejecutar llamadas de forma asincrónica. No debe ser utilizada directamente, sino a través de sus subclases.

  > `submit`(fn, /, *args, **kwargs)

  >   Schedules the callable, fn, to be executed as `fn(*args, **kwargs)` and returns a `Future` object representing the execution of the callable.

  >       with ThreadPoolExecutor(max_workers=1) as executor:
  >           future = executor.submit(pow, 323, 1235)
  >           print(future.result())

  > `map`(func, *iterables, timeout=None, chunksize=1)

  >   Similar a `map(func, *iterables)` excepto que:

  >   - los iterables son recolectados inmediatamente, en lugar de perezosamente;

  >   - func se ejecuta de forma asincrónica y se pueden realizar varias llamadas a func simultáneamente.

  >   El iterador retornado lanza `concurrent.futures.TimeoutError` si `__next__()` es llamado y el resultado no está disponible luego de timeout segundos luego de la llamada original a `Executor.map()`. timeout puede ser un int o un float. Si no se provee un timeout o es `None`, no hay limite de espera.

  >   Si una llamada a func lanza una excepción, dicha excepción va a ser lanzada cuando su valor sea retornado por el iterador.

  >   Al usar `ProcessPoolExecutor`, este método divide los iterables en varios fragmentos que luego envía al grupo como tareas separadas. El tamaño (aproximado) de estos fragmentos puede especificarse estableciendo chunksize a un entero positivo. El uso de un valor grande para chunksize puede mejorar significativamente el rendimiento en comparación con el tamaño predeterminado de 1. Con `ThreadPoolExecutor`, el chunksize no tiene ningún efecto.

  >   Distinto en la versión 3.5: Se agregó el argumento chunksize.

  > `shutdown`(wait=True, *, cancel_futures=False)

  >   Indica al ejecutor que debe liberar todos los recursos que está utilizando cuando los futuros actualmente pendientes de ejecución finalicen. Las llamadas a `Executor.submit()` y `Executor.map()` realizadas después del apagado lanzarán `RuntimeError`.

  >   Si wait es `True` este método no retornará hasta que todos los futuros pendientes hayan terminado su ejecución y los recursos asociados al ejecutor hayan sido liberados. Si wait es `False`, este método retornará de inmediato y los recursos asociados al ejecutor se liberarán cuando todos los futuros asociados hayan finalizado su ejecución. Independientemente del valor de wait, el programa Python entero no finalizará hasta que todos los futuros pendientes hayan finalizado su ejecución.

  >   Si cancel_futures es `True`, este método cancelará todos los futuros pendientes que el ejecutor no ha comenzado a ejecutar. Los futuros que se completen o estén en ejecución no se cancelarán, independientemente del valor de cancel_futures.

  >   Si tanto cancel_futures como wait son `True`, todos los futuros que el ejecutor ha comenzado a ejecutar se completarán antes de que regrese este método. Los futuros restantes se cancelan.

  >   Se puede evitar tener que llamar este método explícitamente si se usa la sentencia `with`, la cual apagará el `Executor` (esperando como si `Executor.shutdown()` hubiera sido llamado con wait en `True`):

  >       import shutil
  >       with ThreadPoolExecutor(max_workers=4) as e:
  >           e.submit(shutil.copy, 'src1.txt', 'dest1.txt')
  >           e.submit(shutil.copy, 'src2.txt', 'dest2.txt')
  >           e.submit(shutil.copy, 'src3.txt', 'dest3.txt')
  >           e.submit(shutil.copy, 'src4.txt', 'dest4.txt')

  >   Distinto en la versión 3.9: Agregado cancel_futures.

## ThreadPoolExecutor

`ThreadPoolExecutor` es una subclase de `Executor` que usa un grupo de hilos para ejecutar llamadas de forma asincrónica.

Pueden ocurrir bloqueos mutuos cuando la llamada asociada a un `Future` espera el resultado de otro `Future`. Por ejemplo:

    import time
    def wait_on_b():
        time.sleep(5)
        print(b.result())  # b will never complete because it is waiting on a.
        return 5

    def wait_on_a():
        time.sleep(5)
        print(a.result())  # a will never complete because it is waiting on b.
        return 6

    executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=2)
    a = executor.submit(wait_on_b)
    b = executor.submit(wait_on_a)

Y:

    def wait_on_future():
        f = executor.submit(pow, 5, 2)
        # This will never complete because there is only one worker thread and
        # it is executing this function.
        print(f.result())

    executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=1)
    executor.submit(wait_on_future)

class `concurrent.futures.``ThreadPoolExecutor`(max_workers=None, thread_name_prefix='', initializer=None, initargs=())

  Subclase de `Executor` que utiliza un grupo de hilos de max_workers como máximo para ejecutar llamadas de forma asincrónica.

  initializer es un invocable opcional que es llamado al comienzo de cada hilo de trabajo; initargs es una tupla de argumentos pasados al inicializador. Si el initializer lanza una excepción, todos los trabajos actualmente pendientes lanzarán `BrokenThreadPool`, así como cualquier intento de enviar más trabajos al grupo.

  Distinto en la versión 3.5: Si max_workers es `None` o no es especificado, se tomará por defecto el número de procesadores de la máquina, multiplicado por `5`, asumiendo que `ThreadPoolExecutor` a menudo se utiliza para paralelizar E/S en lugar de trabajo de CPU y que el numero de trabajadores debe ser mayor que el número de trabajadores para `ProcessPoolExecutor`.

  Nuevo en la versión 3.6: El argumento thread_name_prefix fue añadido para permitir al usuario controlar los nombres asignados a los `threading.Thread` creados por el grupo para facilitar la depuración del programa.

  Distinto en la versión 3.7: Se agregaron los argumentos initializer y initargs.

  Distinto en la versión 3.8: El valor predeterminado de max_workers fue reemplazado por `min(32, os.cpu_count() + 4)`. Este valor predeterminado conserva al menos 5 trabajadores para las tareas vinculadas de E/S. Utiliza como máximo 32 núcleos de CPU para tareas vinculadas a la CPU que liberan el GIL. Y evita utilizar recursos muy grandes implícitamente en máquinas de muchos núcleos.

  ThreadPoolExecutor ahora también reutiliza hilos inactivos antes de crear max_workers hilos de trabajo.

### Ejemplo de ThreadPoolExecutor

    import concurrent.futures
    import urllib.request

    URLS = ['http://www.foxnews.com/',
            'http://www.cnn.com/',
            'http://europe.wsj.com/',
            'http://www.bbc.co.uk/',
            'http://nonexistant-subdomain.python.org/']

    # Retrieve a single page and report the URL and contents
    def load_url(url, timeout):
        with urllib.request.urlopen(url, timeout=timeout) as conn:
            return conn.read()

    # We can use a with statement to ensure threads are cleaned up promptly
    with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=5) as executor:
        # Start the load operations and mark each future with its URL
        future_to_url = {executor.submit(load_url, url, 60): url for url in URLS}
        for future in concurrent.futures.as_completed(future_to_url):
            url = future_to_url[future]
            try:
                data = future.result()
            except Exception as exc:
                print('%r generated an exception: %s' % (url, exc))
            else:
                print('%r page is %d bytes' % (url, len(data)))

## ProcessPoolExecutor

La clase `ProcessPoolExecutor` es una subclase `Executor` que usa un grupo de procesos para ejecutar llamadas de forma asíncrona. `ProcessPoolExecutor` usa el módulo `multiprocessing`, que le permite eludir el Global Interpreter Lock pero también significa que solo los objetos seleccionables pueden ser ejecutados y retornados.

El módulo `__main__` debe ser importable por los subprocesos trabajadores. Esto significa que `ProcessPoolExecutor` no funcionará en el intérprete interactivo.

Llamar a métodos de `Executor` o `Future` desde el invocable enviado a `ProcessPoolExecutor` resultará en bloqueos mutuos.

class `concurrent.futures.``ProcessPoolExecutor`(max_workers=None, mp_context=None, initializer=None, initargs=())

  Subclase de `Executor` que ejecuta llamadas asincrónicas mediante un grupo de, como máximo, max_workers procesos. Si max_workers es `None` o no fue especificado, el número predeterminado será la cantidad de procesadores de la máquina, Si max_workers es menor o igual a `0`, la excepción `ValueError` será lanzada. En Windows, max_workers debe ser menor o igual a `61`. Si no es así, la excepción `ValueError` será lanzada. Si max_workers es `None`, el número predeterminado será `61` como máximo, aún si existen más procesadores disponibles. mp_context puede ser un contexto de multiprocesamiento o `None` y será utilizado para iniciar los trabajadores. Si mp_context es `None` o no es especificado, se utilizará el contexto predeterminado de multiprocesamiento.

  initializer es un invocable opcional que es llamado al comienzo de cada proceso trabajador; initargs es una tupla de argumentos pasados al inicializador. Si el initializer lanza una excepción, todos los trabajos actualmente pendientes lanzarán `BrokenProcessPool`, así como cualquier intento de enviar más trabajos al grupo.

  Distinto en la versión 3.3: Cuando uno de los procesos finaliza abruptamente, se lanzará `BrokenProcessPool`. Anteriormente, el comportamiento no estaba definido, pero las operaciones en el ejecutor o sus futuros a menudo se detenían o bloqueaban mutuamente.

  Distinto en la versión 3.7: El argumento mp_context se agregó para permitir a los usuarios controlar el método de iniciación para procesos de trabajo creados en el grupo.

  Se agregaron los argumentos initializer y initargs.

### Ejemplo de ProcessPoolExecutor

    import concurrent.futures
    import math

    PRIMES = [
        112272535095293,
        112582705942171,
        112272535095293,
        115280095190773,
        115797848077099,
        1099726899285419]

    def is_prime(n):
        if n < 2:
            return False
        if n == 2:
            return True
        if n % 2 == 0:
            return False

        sqrt_n = int(math.floor(math.sqrt(n)))
        for i in range(3, sqrt_n + 1, 2):
            if n % i == 0:
                return False
        return True

    def main():
        with concurrent.futures.ProcessPoolExecutor() as executor:
            for number, prime in zip(PRIMES, executor.map(is_prime, PRIMES)):
                print('%d is prime: %s' % (number, prime))

    if __name__ == '__main__':
        main()

## Objetos Futuro

La clase `Future` encapsula la ejecución asincrónica del invocable. Las instancias de `Future` son creadas por `Executor.submit()`.

class `concurrent.futures.``Future`

  Encapsula la ejecución asincrónica del invocable. Las instancias de `Future` son creadas por `Executor.submit()` y no deberían ser creadas directamente, excepto para pruebas.

  > `cancel`()

  >   Intenta cancelar la llamada. Si el invocable está siendo ejecutado o ha finalizado su ejecución y no puede ser cancelado el método retornará `False`, de lo contrario la llamada será cancelada y el método retornará `True`.

  > `cancelled`()

  >   Retorna `True` si la llamada fue cancelada exitosamente.

  > `running`()

  >   Retorna `True` si la llamada está siendo ejecutada y no puede ser cancelada.

  > `done`()

  >   Retorna `True` si la llamada fue cancelada exitosamente o terminó su ejecución.

  > `result`(timeout=None)

  >   Retorna el valor retornado por la llamada. Si la llamada aún no ha finalizado, el método esperará un total de timeout segundos. Si la llamada no ha finalizado luego de timeout segundos, `concurrent.futures.TimeoutError` será lanzada. timeout puede ser un int o un float. Si timeout es `None` o no fue especificado, no hay limite de espera.

  >   Si el futuro es cancelado antes de finalizar su ejecución, `CancelledError` será lanzada.

  >   If the call raised an exception, this method will raise the same exception.

  > `exception`(timeout=None)

  >   Retorna la excepción lanzada por la llamada. Si la llamada aún no ha finalizado, el método esperará un máximo de timeout segundos. Si la llamada aún no ha finalizado luego de timeout segundos, entonces `concurrent.futures.TimeoutError` será lanzada. timeout puede ser un int o un float. Si timeout es `None` o no es especificado, no hay limite en el tiempo de espera.

  >   Si el futuro es cancelado antes de finalizar su ejecución, `CancelledError` será lanzada.

  >   Si la llamada es completada sin excepciones, se retornará ``None`.

  > `add_done_callback`(fn)

  >   Asocia el invocable fn al futuro. fn va a ser llamada, con el futuro como su único argumento, cuando el futuro sea cancelado o finalice su ejecución.

  >   Los invocables agregados se llaman en el orden en que se agregaron y siempre se llaman en un hilo que pertenece al proceso que los agregó. Si el invocable genera una subclase `Exception`, se registrará y se ignorará. Si el invocable genera una subclase `BaseException`, el comportamiento no está definido.

  >   Si el futuro ya ha finalizado su ejecución o fue cancelado, fn retornará inmediatamente.

  Los siguientes métodos de `Future` están pensados para ser usados en pruebas unitarias e implementaciones de `Executor`.

  > `set_running_or_notify_cancel`()

  >   Este método sólo debe ser llamado en implementaciones de `Executor` antes de ejecutar el trabajo asociado al `Future` y por las pruebas unitarias.

  >   Si el método retorna `False` entonces `Future` fue cancelado. i.e. `Future.cancel()` fue llamado y retornó True. Todos los hilos esperando la finalización del `Future` (i.e. a través de `as_completed()` o `wait()`) serán despertados.

  >   Si el método retorna `True`, entonces el `Future` no fue cancelado y ha sido colocado en estado de ejecución, i.e. las llamadas a `Future.running()` retornarán True.

  >   Este método solo puede ser llamado una sola vez y no puede ser llamado luego de haber llamado a `Future.set_result()` o a `Future.set_exception()`.

  > `set_result`(result)

  >   Establece result como el resultado del trabajo asociado al `Future`.

  >   Este método solo debe ser usado por implementaciones de `Executor` y pruebas unitarias.

  >   Distinto en la versión 3.8: Este método lanza `concurrent.futures.InvalidStateError` si `Future` ya ha finalizado su ejecución.

  > `set_exception`(exception)

  >   Establece exception, subclase de `Exception`, como el resultado del trabajo asociado al `Future`.

  >   Este método solo debe ser usado por implementaciones de `Executor` y pruebas unitarias.

  >   Distinto en la versión 3.8: Este método lanza `concurrent.futures.InvalidStateError` si `Future` ya ha finalizado su ejecución.

## Funciones del Módulo

`concurrent.futures.``wait`(fs, timeout=None, return_when=ALL_COMPLETED)

  Wait for the `Future` instances (possibly created by different `Executor` instances) given by fs to complete. Duplicate futures given to fs are removed and will be returned only once. Returns a named 2-tuple of sets. The first set, named `done`, contains the futures that completed (finished or cancelled futures) before the wait completed. The second set, named `not_done`, contains the futures that did not complete (pending or running futures).

  El argumento timeout puede ser usado para controlar la espera máxima en segundos antes de retornar. timeout puede ser un int o un float. Si timeout no es especificado o es `None`, no hay limite en el tiempo de espera.

  return_when indica cuando debe retornar esta función. Debe ser alguna de las siguientes constantes:

  Constante | Descripción
  --- | ---
  `FIRST_COMPLETED` | La función retornará cuando cualquier futuro finalice o sea cancelado.
  `FIRST_EXCEPTION` | La función retornará cuando cualquier futuro finalice lanzando una excepción. Si ningún futuro lanza una excepción, esta opción es equivalente a `ALL_COMPLETED`.
  `ALL_COMPLETED` | La función retornará cuando todos los futuros finalicen o sean cancelados.

`concurrent.futures.``as_completed`(fs, timeout=None)

  Retorna un iterador sobre las instancias de `Future` (posiblemente creadas por distintas instancias de `Executor`) dadas por fs que produce futuros a medida que van finalizando (normalmente o cancelados). Cualquier futuro dado por fs que esté duplicado será retornado una sola vez. Los futuros que hayan finalizado antes de la llamada a `as_completed()` serán entregados primero. El iterador retornado lanzará `concurrent.futures.TimeoutError` si `__next__()` es llamado y el resultado no está disponible luego de timeout segundos a partir de la llamada original a `as_completed()`. timeout puede ser un int o un float. Si timeout no es especificado o es `None`, no hay limite en el tiempo de espera.

Ver también

PEP 3148 – futuros - ejecutar cómputos asincrónicamente

  La propuesta que describe esta propuesta de inclusión en la biblioteca estándar de Python.

## Clases de Excepciones

exception `concurrent.futures.``CancelledError`

  Lanzada cuando un futuro es cancelado.

exception `concurrent.futures.``TimeoutError`

  Lanzada cuando un futuro excede el tiempo de espera máximo.

exception `concurrent.futures.``BrokenExecutor`

  Derivada de `RuntimeError`, esta excepción es lanzada cuando un ejecutor se encuentra corrupto por algún motivo y no puede ser utilizado para enviar o ejecutar nuevas tareas.

  Nuevo en la versión 3.7.

exception `concurrent.futures.``InvalidStateError`

  Lanzada cuando una operación es realizada sobre un futuro que no permite dicha operación en el estado actual.

  Nuevo en la versión 3.8.

exception `concurrent.futures.thread.``BrokenThreadPool`

  Derivada de `BrokenExecutor`, esta excepción es lanzada cuando uno de los trabajadores de `ThreadPoolExecutor` ha fallado en su inicialización.

  Nuevo en la versión 3.7.

exception `concurrent.futures.process.``BrokenProcessPool`

  Derivada de `BrokenExecutor` (previamente `RuntimeError`), esta excepción es lanzada cuando uno de los trabajadores de `ProcessPoolExecutor` ha finalizado de forma abrupta (por ejemplo, al ser terminado desde afuera del proceso).

  Nuevo en la versión 3.3.