前言

和網絡 IO 一樣，文件讀寫同樣是一個費事的操作。

默認情況下，Python 使用的是系統的阻塞讀寫。這意味著在 asyncio 中如果調用了

f = file('xx')f.read()

會阻塞事件循環。

本篇簡述如何用 asyncio.Future 對象來封裝文件的異步讀寫。

代碼在 GitHub。目前僅支持 Linux。

阻塞和非阻塞

首先需要將文件的讀寫改為非阻塞的形式。在非阻塞情況下，每次調用 read 都會立即返回，如果返回值為空，則意味著文件操作還未完成，反之則是讀取的文件內容。

阻塞和非阻塞的切換與操作系統有關，所以本篇暫時只寫了 Linux 版本。如果有過 Unix 系統編程經驗，會發現 Python 的操作是類似的。

flag = fcntl.fcntl(self.fd, fcntl.F_GETFL) if fcntl.fcntl(self.fd, fcntl.F_SETFL, flag | os.O_NONBLOCK) != 0:   raise OSError() 

Future 對象

Future 對象類似 Javascript 中的 Promise 對象。它是一個占位符，其值會在將來被計算出來。我們可以使用

result = await future

在 future 得到值之后返回。而使用

future.set_result(xxx)

就可以設置 future 的值，也意味著 future 可以被返回了。await 操作符會自動調用 future.result() 來得到值。

loop.call_soon

通過 loop.call_soon 方法可以將一個函數插入到事件循環中。

至此，我們的異步文件讀寫思路也就出來了。通過 loop.call_soon 調用非阻塞讀寫文件的函數。若一次文件讀寫沒有完成，則計算剩余所學讀寫的字節數，并再次插入事件循環直至讀寫完畢。

可以發現其就是把傳統 Unix 編程里，非阻塞文件讀寫的 while 循環換成了 asyncio 的事件循環。

下面是這一過程的示意代碼。

def read_step(self, future, n, total):  res = self.fd.read(n)  if res is None:    self.loop.call_soon(self.read_step, future, n, total)    return  if not res: # EOF    future.set_result(bytes(self.rbuffer))    return  self.rbuffer.extend(res)  self.loop.call_soon(self.read_step, future, self.BLOCK_SIZE, total)def read(self, n=-1):  future = asyncio.Future(loop=self.loop)  self.rbuffer.clear()  self.loop.call_soon(self.read_step, future, min(self.BLOCK_SIZE, n), n)  return future