?譯者 | 李睿

審校 | 孫淑娟

Python Web應(yīng)用程序長期以來一直遵循Web服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口(WSGI)標準，該標準描述了它們?nèi)绾闻cWeb服務(wù)器通信。WSGI最初于2003年推出，并于2010年更新，僅依賴于Python2.2版本中原生可用的、易于實現(xiàn)的功能。因此， WSGI迅速融入了所有主要的Python Web框架，并成為Python Web開發(fā)的基石。

快進到2022年。Python2已經(jīng)過時，Python現(xiàn)在具有處理網(wǎng)絡(luò)調(diào)用等異步操作的原生語法。WSGI和其他默認假定同步行為的標準無法利用異步的性能和效率增益。這反過來又意味著WSGI不能有效地處理像WebSocket這樣的高級協(xié)議。

輸入ASGI，即異步服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口。與WSGI類似，ASGI描述了Python Web應(yīng)用程序和Web服務(wù)器之間的通用接口。與WSGI不同的是，ASGI允許每個應(yīng)用程序有多個異步事件。另外，ASGI支持同步和異步應(yīng)用程序。開發(fā)人員可以將原有的同步WSGI Web應(yīng)用程序遷移到ASGI，也可以使用ASGI構(gòu)建新的異步Web應(yīng)用程序。

1.WSGI的工作原理

WSGI的工作原理是向Web服務(wù)器公開Python函數(shù)，通常命名為應(yīng)用程序或app。該函數(shù)采用兩個參數(shù)：

• environ：包含有關(guān)當前請求和Web服務(wù)器提供的環(huán)境變量的信息的字典。
• start_response：將用于啟動將HTTP響應(yīng)發(fā)送回客戶端的函數(shù)。

函數(shù)返回的數(shù)據(jù)構(gòu)成響應(yīng)體。

一個簡單的應(yīng)用程序函數(shù)可能如下所示：?

def application(environ, start_response):

   start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/plain')])

   return [b'Greetings universe']

如果使用的是與WSGI兼容的Web框架（例如Flask），那么該框架本身將提供一個應(yīng)用程序功能，其所有組件將自動連接。

WSGI有兩個缺點：首先，WSGI一次只處理一個請求和響應(yīng)，并假設(shè)響應(yīng)將立即返回。沒有辦法處理長時間保持的連接，例如WebSocket或長輪詢HTTP連接。

其次，WSGI只是同步的。即使使用多線程連接池，每個連接都會阻塞，直到它返回響應(yīng)。許多WSGI設(shè)置都能夠處理線程池和進程池，但這些都受到WSGI接口本身同步的限制。

2.ASGI的工作原理?

ASGI在外觀上與WSGI相似。與WSGI一樣，開發(fā)人員可以定義一個應(yīng)用程序函數(shù)對象，但它是一個帶有三個參數(shù)而不是兩個參數(shù)的異步函數(shù)：

scope：包含有關(guān)當前請求的信息的字典，類似于WSGI中的environ，但細節(jié)的命名約定略有不同。

send：允許應(yīng)用程序?qū)⑾l(fā)送回客戶端的異步可調(diào)用函數(shù)。

receive：允許應(yīng)用程序從客戶端接收消息的異步可調(diào)用函數(shù)。

一個簡單的ASGI應(yīng)用程序函數(shù)如下所示：

async def application(scope, receive, send):
   await send({
       'type': 'http.response.start',
       'status': 200,
       'headers': [
           [b'content-type', b'text/plain'],
       ],
   })
   await send({
       'type': 'http.response.body',
       'body': b'Hello, world!',
   })

與WSGI Web框架一樣，ASGI Web框架將生成自己的application()函數(shù)，并根據(jù)需要將其連接起來。

與ASGI最明顯的區(qū)別是，在整個函數(shù)中使用了異步隱喻。該函數(shù)本身是異步的，在此通過兩個單獨的await send( )命令發(fā)送HTTP標頭和響應(yīng)正文。這樣，函數(shù)本身及其發(fā)送命令就不會阻塞任何內(nèi)容；它們可以與應(yīng)用程序的調(diào)用交織在一起，并可以同時從許多其他連接發(fā)送。

在這個例子中沒有使用receive，但它也是一個異步函數(shù)。它讓在不阻塞其他操作的情況下接收請求正文。請求和響應(yīng)可以以這種方式增量地傳入或傳出服務(wù)器——這是無法很好地完成的事情，或者可能根本無法使用WSGI完成的。

3.在ASGI中使用同步和異步函數(shù)?

使用ASGI時，需要盡可能多地使用異步函數(shù)和異步友好庫。養(yǎng)成使用異步的習慣是值得的，因為使用僅同步代碼的問題可能很嚴重。任何對同步函數(shù)的長時間調(diào)用都會阻塞整個調(diào)用鏈，從而使使用異步的好處幾乎消失殆盡。

如果在使用長時間運行的同步調(diào)用時遇到問題，需要使用asyncio.run_in_executor將調(diào)用外包給線程池或進程池。每當?shù)却獠渴录蚍荂PU密集型任務(wù)時，都應(yīng)使用線程池。而進程池應(yīng)該用于CPU密集型的本地任務(wù)。

例如，Web應(yīng)用程序中有一個路由可以調(diào)用遠程網(wǎng)站，那么應(yīng)該使用線程?；蛘吒玫姆椒ㄊ牵褂冒l(fā)出異步HTTP請求的aiohttp庫。如果想調(diào)用Pillow圖像庫來調(diào)整圖像大小，可能應(yīng)該使用帶有進程池的run_in_executor。盡管在進程之間來回傳輸數(shù)據(jù)會有一些輕微的開銷，但使用run_in_executor不會阻塞其他事件。

4.支持ASGI的Web框架

通過實現(xiàn)application( )對象，可以人工編寫ASGI Web應(yīng)用程序。但絕大多數(shù)情況下，使用異步原生、以ASGI為中心的Python Web框架會更簡單。以下是一些常見的與ASGI兼容的Web框架：

Starlette和FastAPI：這些新興框架（FastAPI構(gòu)建在Starlette之上）都是異步優(yōu)先的，因此它們都支持ASGI也就不足為奇了。如果是從零開始開發(fā)Web應(yīng)用程序，那么它們是Python最現(xiàn)代和最前沿的Web框架。

Quart：雖然主要的Python Web框架Flask確實支持ASGI，但Flask的設(shè)計并不是從內(nèi)到外利用異步隱喻。來自GitLab的Quart使用Flask的語法和隱喻，但允許異步路由處理程序。

Django 3.0及更高版本：從Django3.0開始，久負盛名的Django Web框架支持ASGI。在Django 3.1中添加了對Django應(yīng)用程序中異步代碼的支持，而不是僅僅能夠在ASGI處理程序上掛載Django。對于一個不以執(zhí)行速度著稱的框架來說，異步的存在為那些選擇利用它的人帶來了更好的性能。

原文鏈接：https://www.infoworld.com/article/3658336/asgi-explained-the-future-of-python-Web-development.html?