Corrotinas e Tarefas

Esta seção descreve APIs assíncronas de alto nível para trabalhar com corrotinas e tarefas.

Corrotinas

Corrotinas declaradas com a sintaxe async/await é a forma preferida de escrever aplicações assíncronas. Por exemplo, o seguinte trecho de código (requer Python 3.7+) imprime “hello”, espera 1 segundo, e então imprime “world”:

>>> import asyncio

>>> async def main():
...     print('hello')
...     await asyncio.sleep(1)
...     print('world')

>>> asyncio.run(main())
hello
world

Perceba que simplesmente chamar uma corrotina não irá agendá-la para ser executada:

>>> main()
<coroutine object main at 0x1053bb7c8>

Para realmente executar uma corrotina, asyncio fornece três mecanismos principais:

• A função asyncio.run() para executar a função “main()” do ponto de entrada no nível mais alto (veja o exemplo acima.)

• Aguardando uma corrotina. O seguinte trecho de código exibirá “hello” após esperar por 1 segundo e, em seguida, exibirá “world” após esperar por outros 2 segundos:

  import asyncio
  import time
  
  async def say_after(delay, what):
      await asyncio.sleep(delay)
      print(what)
  
  async def main():
      print(f"started at {time.strftime('%X')}")
  
      await say_after(1, 'hello')
      await say_after(2, 'world')
  
      print(f"finished at {time.strftime('%X')}")
  
  asyncio.run(main())
  

  Resultado esperado:

  started at 17:13:52
  hello
  world
  finished at 17:13:55
  

• A função asyncio.create_task() para executar corrotinas concorrentemente como Tasks asyncio.

  Vamo modificar o exemplo acima e executar duas corrotinas say_after concorrentemente:

  async def main():
      task1 = asyncio.create_task(
          say_after(1, 'hello'))
  
      task2 = asyncio.create_task(
          say_after(2, 'world'))
  
      print(f"started at {time.strftime('%X')}")
  
      # Wait until both tasks are completed (should take
      # around 2 seconds.)
      await task1
      await task2
  
      print(f"finished at {time.strftime('%X')}")
  

  Perceba que a saída esperada agora mostra que o trecho de código é executado 1 segundo mais rápido do que antes:

  started at 17:14:32
  hello
  world
  finished at 17:14:34
  

Aguardáveis

Dizemos que um objeto é um objeto aguardável se ele pode ser usado em uma expressão await. Muitas APIs asyncio são projetadas para aceitar aguardáveis.

Existem três tipos principais de objetos aguardáveis: corrotinas, Tarefas, e Futuros.

Corrotinas

Corrotinas Python são aguardáveis e portanto podem ser aguardadas a partir de outras corrotinas:

import asyncio

async def nested():
    return 42

async def main():
    # Nothing happens if we just call "nested()".
    # A coroutine object is created but not awaited,
    # so it *won't run at all*.
    nested()

    # Let's do it differently now and await it:
    print(await nested())  # will print "42".

asyncio.run(main())

Importante

Nesta documentação, o termo “corrotina” pode ser usado para dois conceitos intimamente relacionados:

• uma função de corrotina: uma função async def;

• um objeto de corrotina: um objeto retornado ao chamar uma função de corrotina.

asyncio também suporta corrotinas legadas baseadas em geradores.

Tarefas

Tarefas são usadas para agendar corrotinas concorrentemente.

Quando uma corrotina é envolta em uma tarefa com funções como asyncio.create_task(), a corrotina é automaticamente agendada para executar em breve:

import asyncio

async def nested():
    return 42

async def main():
    # Schedule nested() to run soon concurrently
    # with "main()".
    task = asyncio.create_task(nested())

    # "task" can now be used to cancel "nested()", or
    # can simply be awaited to wait until it is complete:
    await task

asyncio.run(main())

Futuros

Um Future é um objeto aguardável especial de baixo nível que representa um resultado eventual de uma operação assíncrona.

Quando um objeto Future é aguardado isso significa que a corrotina irá esperar até que o Future seja resolvido em algum outro local.

Objetos Future em asyncio são necessários para permitir que código baseado em função de retorno seja utilizado com async/await.

Normalmente não existe necessidade em criar objetos Future no nível de código da aplicação.

Objetos Future, algumas vezes expostos por bibliotecas e algumas APIs asyncio, podem ser aguardados:

async def main():
    await function_that_returns_a_future_object()

    # this is also valid:
    await asyncio.gather(
        function_that_returns_a_future_object(),
        some_python_coroutine()
    )

Um bom exemplo de uma função de baixo nível que retorna um objeto Future é loop.run_in_executor().

Executando um programa asyncio

asyncio.run(coro, *, debug=False)

Executa a corrotina coro e retorna o resultado.

This function runs the passed coroutine, taking care of managing the asyncio event loop and finalizing asynchronous generators.

Esta função não pode ser chamada quando outro laço de eventos asyncio está executando na mesma thread.

Se debug for True, o laço de eventos irá ser executado em modo debug.

Esta função sempre cria um novo laço de eventos e fecha-o no final. Ela deve ser usada como um ponto de entrada principal para programas asyncio, e deve idealmente ser chamada apenas uma vez.

Exemplo:

async def main():
    await asyncio.sleep(1)
    print('hello')

asyncio.run(main())

Novo na versão 3.7.

Nota

O código-fonte para asyncio.run() pode ser encontrado em Lib/asyncio/runners.py.

Criando Tarefas

asyncio.create_task(coro, *, name=None)

Envolva a corrotina coro em uma Task e agende sua execução. Retorne o objeto Task.

Se name não for None, ele é setado como o nome da tarefa usando Task.set_name().

A tarefa é executada no laço e retornada por get_running_loop(), RuntimeError é levantado se não existir nenhum loop na thread atual.

Esta função foi adicionada no Python 3.7. Antes do Python 3.7, a função de baixo nível asyncio.ensure_future() pode ser usada ao invés:

async def coro():
    ...

# In Python 3.7+
task = asyncio.create_task(coro())
...

# This works in all Python versions but is less readable
task = asyncio.ensure_future(coro())
...

Novo na versão 3.7.

Alterado na versão 3.8: Adicionado o parâmetro name.

Dormindo

coroutine asyncio.sleep(delay, result=None, *, loop=None)

Bloqueia por delay segundos.

Se result é fornecido, é retornado para o autor da chamada quando a corrotina termina.

sleep() sempre suspende a tarefa atual, permitindo que outras tarefas sejam executadas.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

Exemplo de uma corrotina exibindo a data atual a cada segundo durante 5 segundos:

import asyncio
import datetime

async def display_date():
    loop = asyncio.get_running_loop()
    end_time = loop.time() + 5.0
    while True:
        print(datetime.datetime.now())
        if (loop.time() + 1.0) >= end_time:
            break
        await asyncio.sleep(1)

asyncio.run(display_date())

Executando tarefas concorrentemente

awaitable asyncio.gather(*aws, loop=None, return_exceptions=False)

Executa objetos aguardáveis na sequência aws de forma concorrente.

Se qualquer aguardável em aws é uma corrotina, ele é automaticamente agendado como uma Tarefa.

Se todos os aguardáveis forem concluídos com sucesso, o resultado é uma lista agregada de valores retornados. A ordem dos valores resultantes corresponde a ordem dos aguardáveis em aws.

Se return_exceptions for False (valor padrão), a primeira exceção levantada é imediatamente propagada para a tarefa que espera em gather(). Outros aguardáveis na sequência aws não serão cancelados e irão continuar a executar.

Se return_exceptions for True, exceções são tratadas da mesma forma que resultados com sucesso, e agregadas na lista de resultados.

Se gather() for cancelado, todos os aguardáveis que foram submetidos (que não foram concluídos ainda) também são cancelados.

Se qualquer Tarefa ou Futuro da sequência aws for cancelado, ele é tratado como se tivesse levantado CancelledError – a chamada para gather() não é cancelada neste caso. Isso existe para prevenir que o cancelamento de uma Tarefa/Futuro submetida ocasione outras Tarefas/Futuros a serem cancelados.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

Exemplo:

import asyncio

async def factorial(name, number):
    f = 1
    for i in range(2, number + 1):
        print(f"Task {name}: Compute factorial({i})...")
        await asyncio.sleep(1)
        f *= i
    print(f"Task {name}: factorial({number}) = {f}")

async def main():
    # Schedule three calls *concurrently*:
    await asyncio.gather(
        factorial("A", 2),
        factorial("B", 3),
        factorial("C", 4),
    )

asyncio.run(main())

# Expected output:
#
#     Task A: Compute factorial(2)...
#     Task B: Compute factorial(2)...
#     Task C: Compute factorial(2)...
#     Task A: factorial(2) = 2
#     Task B: Compute factorial(3)...
#     Task C: Compute factorial(3)...
#     Task B: factorial(3) = 6
#     Task C: Compute factorial(4)...
#     Task C: factorial(4) = 24

Nota

If return_exceptions is False, cancelling gather() after it has been marked done won’t cancel any submitted awaitables. For instance, gather can be marked done after propagating an exception to the caller, therefore, calling gather.cancel() after catching an exception (raised by one of the awaitables) from gather won’t cancel any other awaitables.

Alterado na versão 3.7: Se gather por si mesmo for cancelado, o cancelamento é propagado independente de return_exceptions.

Protegendo contra cancelamento

awaitable asyncio.shield(aw, *, loop=None)

Protege um objeto aguardável de ser cancelado.

Se aw é uma corrotina, ela é automaticamente agendada como uma Tarefa.

A instrução:

res = await shield(something())

is equivalent to:

res = await something()

exceto que se a corrotina contendo-a for cancelada, a Tarefa executando em something() não é cancelada. Do ponto de vista de something(), o cancelamento não aconteceu. Apesar do autor da chamada ainda estar cancelado, então a expressão “await” ainda levanta um CancelledError.

Se something() é cancelada por outros meios (isto é, dentro ou a partir de si mesma) isso também iria cancelar shield().

Se for desejado ignorar completamente os cancelamentos (não recomendado) a função shield() deve ser combinada com uma cláusula try/except, conforme abaixo:

try:
    res = await shield(something())
except CancelledError:
    res = None

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

Tempo limite

coroutine asyncio.wait_for(aw, timeout, *, loop=None)

Espera o aguardável aw concluir sem ultrapassar o tempo limite “timeout”.

Se aw é uma corrotina, ela é automaticamente agendada como uma Tarefa.

timeout pode ser None, ou um ponto flutuante, ou um número inteiro de segundos para aguardar. Se timeout é None, aguarda até o future encerrar.

Se o tempo limite timeout for atingido, ele cancela a tarefa e levanta asyncio.TimeoutError.

Para evitar o cancelamento da tarefa, envolva-a com shield().

The function will wait until the future is actually cancelled, so the total wait time may exceed the timeout.

Se ele for cancelado, o future aw também é cancelado.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

Exemplo:

async def eternity():
    # Sleep for one hour
    await asyncio.sleep(3600)
    print('yay!')

async def main():
    # Wait for at most 1 second
    try:
        await asyncio.wait_for(eternity(), timeout=1.0)
    except asyncio.TimeoutError:
        print('timeout!')

asyncio.run(main())

# Expected output:
#
#     timeout!

Alterado na versão 3.7: Quando aw é cancelado devido a um tempo limite, wait_for aguarda que aw seja cancelado. Anteriormente, ele levantava asyncio.TimeoutError imediatamente.

Primitivas de Espera

coroutine asyncio.wait(aws, *, loop=None, timeout=None, return_when=ALL_COMPLETED)

Run awaitable objects in the aws iterable concurrently and block until the condition specified by return_when.

Retorna dois conjuntos de Tarefas/Futuros: (done, pending).

Utilização:

done, pending = await asyncio.wait(aws)

timeout (um ponto flutuante ou inteiro), se especificado, pode ser usado para controlar o número máximo de segundos para aguardar antes de retornar.

Perceba que esta função não levanta asyncio.TimeoutError. Futuros ou Tarefas que não estão concluídas quando o tempo limite é excedido são simplesmente retornadas no segundo conjunto.

return_when indica quando esta função deve retornar. Ele deve ser uma das seguintes constantes:

Constante	Descrição
FIRST_COMPLETED	A função irá retornar quando qualquer futuro terminar ou for cancelado.
FIRST_EXCEPTION	A função irá retornar quando qualquer futuro encerrar levantando uma exceção. Se nenhum futuro levantar uma exceção, então é equivalente a ALL_COMPLETED.
ALL_COMPLETED	A função irá retornar quando todos os futuros encerrarem ou forem cancelados.

Diferente de wait_for(), wait() não cancela os futuros quando um tempo limite é atingido.

Obsoleto desde a versão 3.8: Se qualquer aguardável em aws for uma corrotina, ela é automaticamente agendada como uma tarefa. Passar objetos que são corrotinas para wait() diretamente está descontinuado, pois leva a comportamentos confusos.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

Nota

wait() agenda corrotinas como Tarefas automaticamente e posteriormente retorna esses objetos Tarefas criados implicitamente em conjuntos (done, pending). Portanto o seguinte código não irá funcionar como esperado:

async def foo():
    return 42

coro = foo()
done, pending = await asyncio.wait({coro})

if coro in done:
    # This branch will never be run!

Aqui está a forma como o trecho de código acima pode ser consertado:

async def foo():
    return 42

task = asyncio.create_task(foo())
done, pending = await asyncio.wait({task})

if task in done:
    # Everything will work as expected now.

Obsoleto desde a versão 3.8: Passar objetos corrotina para wait() diretamente foi descontinuado.

asyncio.as_completed(aws, *, loop=None, timeout=None)

Run awaitable objects in the aws iterable concurrently. Return an iterator of coroutines. Each coroutine returned can be awaited to get the earliest next result from the iterable of the remaining awaitables.

Levanta asyncio.TimeoutError se o tempo limite ocorrer antes que todos os futuros tenham encerrado.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

Exemplo:

for coro in as_completed(aws):
    earliest_result = await coro
    # ...

Agendando a partir de outras Threads

asyncio.run_coroutine_threadsafe(coro, loop)

Envia uma corrotina para o laço de eventos fornecido. Seguro para thread.

Retorna um concurrent.futures.Future para aguardar pelo resultado de outra thread do sistema operacional.

Esta função destina-se a ser chamada partir de uma thread diferente do sistema operacional, da qual o laço de eventos está executando. Exemplo:

# Create a coroutine
coro = asyncio.sleep(1, result=3)

# Submit the coroutine to a given loop
future = asyncio.run_coroutine_threadsafe(coro, loop)

# Wait for the result with an optional timeout argument
assert future.result(timeout) == 3

Se uma exceção for levantada na corrotina, o Futuro retornado será notificado. Isso também pode ser usado para cancelar a tarefa no laço de eventos:

try:
    result = future.result(timeout)
except asyncio.TimeoutError:
    print('The coroutine took too long, cancelling the task...')
    future.cancel()
except Exception as exc:
    print(f'The coroutine raised an exception: {exc!r}')
else:
    print(f'The coroutine returned: {result!r}')

Veja a seção concorrência e multithreading da documentação.

Ao contrário de outras funções asyncio, esta função requer que o argumento loop seja passado explicitamente.

Novo na versão 3.5.1.

Introspecção

asyncio.current_task(loop=None)

Retorna a instância Task atualmente em execução, ou None se nenhuma tarefa estiver executando.

Se loop for None, então get_running_loop() é usado para obter o laço atual.

Novo na versão 3.7.

asyncio.all_tasks(loop=None)

Retorna um conjunto de objetos Task ainda não concluídos a serem executados pelo laço.

Se loop for None, então get_running_loop() é usado para obter o laço atual.

Novo na versão 3.7.

Objeto Task

class asyncio.Task(coro, *, loop=None, name=None)

Um objeto similar a Futuro que executa uma corrotina Python. Não é seguro para thread.

Tarefas são usadas para executar corrotinas em laços de eventos. Se uma corrotina espera por um Futuro, a Tarefa suspende a execução da corrotina e aguarda a conclusão do Futuro. Quando o futuro é concluído, a execução da corrotina contida é retomada.

Laço de eventos usam agendamento cooperativo: um ciclo de evento executa uma Tarefa de cada vez. Enquanto uma Tarefa aguarda a conclusão de um Futuro, o laço de eventos executa outras Tarefas, funções de retorno, ou executa operações de IO.

Use a função de alto nível asyncio.create_task() para criar Tarefas, ou as funções de baixo nível loop.create_task() ou ensure_future(). Instanciação manual de Tarefas é desencorajado.

Para cancelar uma Tarefa em execução, use o método cancel(). Chamar ele fará com que a Tarefa levante uma exceção CancelledError dentro da corrotina contida. Se a corrotina estiver esperando por um objeto Future durante o cancelamento, o objeto Future será cancelado.

cancelled() pode ser usado para verificar se a Tarefa foi cancelada. O método retorna True se a corrotina envolta não suprimiu a exceção CancelledError e foi na verdade cancelada.

asyncio.Task herda de Future todas as suas APIs exceto Future.set_result() e Future.set_exception().

Tarefas suportam o módulo contextvars. Quando a Tarefa é criada, ela copia o contexto atual e posteriormente executa sua corrotina no contexto copiado.

Alterado na versão 3.7: Adicionado suporte para o módulo contextvars.

Alterado na versão 3.8: Adicionado o parâmetro name.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: O parâmetro loop.

cancel()

Solicita o cancelamento da Tarefa.

Isto prepara para uma exceção CancelledError ser lançada na corrotina contida no próximo ciclo do laço de eventos.

A corrotina então tem uma chance de limpar ou até mesmo negar a requisição, suprimindo a exceção com um bloco try … … except CancelledError … finally. Portanto, ao contrário de Future.cancel(), Task.cancel() não garante que a Tarefa será cancelada, apesar que suprimir o cancelamento completamente não é comum, e é ativamente desencorajado.

O seguinte exemplo ilustra como corrotinas podem interceptar o cancelamento de requisições:

async def cancel_me():
    print('cancel_me(): before sleep')

    try:
        # Wait for 1 hour
        await asyncio.sleep(3600)
    except asyncio.CancelledError:
        print('cancel_me(): cancel sleep')
        raise
    finally:
        print('cancel_me(): after sleep')

async def main():
    # Create a "cancel_me" Task
    task = asyncio.create_task(cancel_me())

    # Wait for 1 second
    await asyncio.sleep(1)

    task.cancel()
    try:
        await task
    except asyncio.CancelledError:
        print("main(): cancel_me is cancelled now")

asyncio.run(main())

# Expected output:
#
#     cancel_me(): before sleep
#     cancel_me(): cancel sleep
#     cancel_me(): after sleep
#     main(): cancel_me is cancelled now

cancelled()

Retorna True se a Tarefa for cancelada.

A Tarefa é cancelada quando o cancelamento foi requisitado com cancel() e a corrotina contida propagou a exceção CancelledError gerada nela.

done()

Retorna True se a Tarefa estiver concluída.

Uma Tarefa está concluída quando a corrotina contida retornou um valor, ou levantou uma exceção, ou a Tarefa foi cancelada.

result()

Retorna o resultado da Tarefa.

Se a Tarefa estiver concluída, o resultado da corrotina contida é retornado (ou se a corrotina levantou uma exceção, essa exceção é re-levantada.)

Se a Tarefa foi cancelada, este método levanta uma exceção CancelledError.

Se o resultado da Tarefa não estiver disponível ainda, este método levanta uma exceção InvalidStateError.

exception()

Retorna a exceção de uma Tarefa.

Se a corrotina contida levantou uma exceção, essa exceção é retornada. Se a corrotina contida retornou normalmente, este método retorna None.

Se a Tarefa foi cancelada, este método levanta uma exceção CancelledError.

Se a Tarefa não estiver concluída ainda, este método levanta uma exceção InvalidStateError.

add_done_callback(callback, *, context=None)

Adiciona uma função de retorno para ser executada quando a Tarefa estiver concluída.

Este método deve ser usado apenas em código de baixo nível baseado em funções de retorno.

Veja a documentação para Future.add_done_callback() para mais detalhes.

remove_done_callback(callback)

Remove callback da lista de funções de retorno.

Este método deve ser usado apenas em código de baixo nível baseado em funções de retorno.

Veja a documentação do método Future.remove_done_callback() para mais detalhes.

get_stack(*, limit=None)

Retorna a lista de frames da pilha para esta Tarefa.

Se a corrotina contida não estiver concluída, isto retorna a pilha onde ela foi suspensa. Se a corrotina foi concluída com sucesso ou foi cancelada, isto retorna uma lista vazia. Se a corrotina foi terminada por uma exceção, isto retorna a lista de frames do traceback (situação da pilha de execução).

Os quadros são sempre ordenados dos mais antigos para os mais recentes.

Apenas um frame da pilha é retornado para uma corrotina suspensa.

O argumento opcional limit define o o número de frames máximo para retornar; por padrão todos os frames disponíveis são retornados. O ordenamento da lista retornada é diferente dependendo se uma pilha ou um traceback (situação da pilha de execução) é retornado: os frames mais recentes de uma pilha são retornados, mas os frames mais antigos de um traceback são retornados. (Isso combina com o comportamento do módulo traceback.)

print_stack(*, limit=None, file=None)

Exibe a pilha ou situação da pilha de execução para esta Tarefa.

Isto produz uma saída similar a do módulo traceback para frames recuperados por get_stack().

O argumento limit é passado para get_stack() diretamente.

O argumento file é um fluxo de entrada e saída para o qual a saída é escrita; por padrão a saída é escrita para sys.stderr.

get_coro()

Retorna o objeto corrotina contido pela Task.

Novo na versão 3.8.

get_name()

Retorna o nome da Tarefa.

Se nenhum nome foi explicitamente designado para a Tarefa, a implementação padrão asyncio da classe Task gera um nome padrão durante a instanciação.

Novo na versão 3.8.

set_name(value)

Define o nome da Tarefa.

O argumento value pode ser qualquer objeto, o qual é então convertido para uma string.

Na implementação padrão da Tarefa, o nome será visível na repr() de saída de um objeto task.

Novo na versão 3.8.

classmethod all_tasks(loop=None)

Return a set of all tasks for an event loop.

By default all tasks for the current event loop are returned. If loop is None, the get_event_loop() function is used to get the current loop.

Deprecated since version 3.7, will be removed in version 3.9: Do not call this as a task method. Use the asyncio.all_tasks() function instead.

classmethod current_task(loop=None)

Return the currently running task or None.

If loop is None, the get_event_loop() function is used to get the current loop.

Deprecated since version 3.7, will be removed in version 3.9: Do not call this as a task method. Use the asyncio.current_task() function instead.

Corrotinas baseadas em gerador

Nota

Suporte para corrotinas baseadas em gerador está descontinuado e agendado para ser removido no Python 3.10.

Corrotinas baseadas em gerador antecedem a sintaxe async/await. Elas são geradores Python que usam expressões yield from para aguardar Futuros e outras corrotinas.

Corrotinas baseadas em gerador devem ser decoradas com @asyncio.coroutine, apesar disso não ser forçado.

@asyncio.coroutine

Decorador para marcar corrotinas baseadas em gerador.

Este decorador permite que corrotinas legadas baseadas em gerador sejam compatíveis com código async/await:

@asyncio.coroutine
def old_style_coroutine():
    yield from asyncio.sleep(1)

async def main():
    await old_style_coroutine()

Este decorador não deve ser usado para corrotinas async def.

Deprecated since version 3.8, will be removed in version 3.10: Use async def ao invés.

asyncio.iscoroutine(obj)

Retorna True se obj é um objeto corrotina.

Este método é diferente de inspect.iscoroutine() porque ele retorna True para corrotinas baseadas em gerador.

asyncio.iscoroutinefunction(func)

Retorna True se func é uma função de corrotina.

Este método é diferente de inspect.iscoroutinefunction() porque ele retorna True para funções de corrotina baseadas em gerador, decoradas com @coroutine.