Twisted异步编程
这篇文档介绍了异步编程模型，以及在Twisted中抽象出的Deferred——象征着“承诺了必定会有的”结果，而且能够把最终结果传递给处理函数（Python中实现了__call__()方法的对象均可以称之为“函数”，方法也是以函数的形式存在的，所以将全部“function”译做“函数”。——译者注）。html
这篇文档适合于刚接触Twisted的读者，而且熟悉Python编程语言，至少从概念上熟悉网络的核心概念，诸如服务器、客户端和套接口。这篇文档将给你一个对并发编程的上层概观（交叉执行许多任务），以及Twisted的并发模型：非阻塞编码或者叫异步编码。python
在讨论过包含有Deferred的并发模型以后，将介绍当函数返回了一个Deferred对象时，处理结果的方法。react
并发编程介绍
要完成某些计算任务常常须要很多时间，其缘由有两点：web
- 任务是计算集中型的（好比，求一个很大整数的全部因数），而且须要至关的CPU时间进行计算；或者
- 任务并非计算集中型的，可是须要等待某些数据，以产生结果。
等待回应
网络编程的基本功能就是等待数据。想象你有一个函数，这个函数会总结一些信息而且做为电子邮件发送。函数须要链接到一个远程服务器、等待服务器的回应、检查服务器可否处理这封电子邮件、等待回应、发送电子邮件、等待确认信息，而后断开链接。数据库
这其中任何一步都有可能占用很长时间。你的程序可能使用全部可能模型中最简单的一个——它实际上只是停下来等着数据的发送和接收，但在这种状况下，它有很是明显的基本限制：它不能同时发送多封电子邮件；而且在发送电子邮件的时候，它其实什么也作不了。编程
所以，除了最简单的以外，全部网络程序都会避免这种模型。另外还有许多不一样的模型，它们都容许你的程序在等待数据以继续某个任务的同时，继续作手头上的其余任务，这些模型你均可以采纳。api
不等待数据
编写网络程序有不少种办法，主要有这么几种：服务器
- 在不一样的操做系统进程中处理各个链接，这种状况下，操做系统会处理进程调度，好比当一个进程等待的时候，让其余进程继续工做；
- 在不一样的线程中处理各个链接1，这种状况下，线程框架会处理好诸如“当一个线程等待时，让其余线程继续工做”的问题；或者
- 在一个线程中，使用非阻塞的系统调用来处理全部链接。
非阻塞调用
上述第三种模型就是使用Twisted框架时的标准模型：非阻塞调用。网络
当在一个线程中处理多个链接时，调度就成为了应用程序的责任，而不是操做系统的。调度一般的实现方案是：当链接准备好读或是写时，调度系统会调用一个以前注册过的函数——一般被叫作异步，事件驱动或是基于回调的编程。并发
在这种模型下，以前发送电子邮件的函数应该是象这样的：
- 调用一个链接函数，用以链接到远程服务器；
- 链接函数马上返回，暗示着当链接创建后，将调用电子邮件发送的通知；而且
- 链接一旦创建，系统就会通知发送电子邮件的函数，链接已经准备就绪。
于咱们最初阻塞的步骤相比，上面这种非阻塞的步骤有什么好处呢？当发送电子邮件的函数在链接创建以前没法继续的时候，程序的其余部分依然能够执行其余任务，好比说开始为其余电子邮件的链接执行相似的步骤。因而，整个程序就不会卡在等待一个链接的创建上。
callback
callback（回调）是通知应用程序数据已经就绪的经典模型。应用程序在调用一个方法，试图获取一些数据时，同时提供一个callback函数，当数据就绪时，这个 callback函数会被调用，而且就绪的数据就是调用的参数之一。所以，应用程序应该在callback函数中，继续执行以前获取这些数据时，想要执行的任务（当时没能立刻获得这些数据，因此当时没法执行这些任务——译者注）。
在同步编程中，一个函数会先请求数据，而后等待数据，最后处理它。在异步编程中，一个函数请求数据以后，会在数据准备就绪后，让外部库调用其callback函数。
Deferred
Twisted使用Deferred对象来管理callback序列。做为Twisted库的“客户端”，应用程序将一连串函数添加到Deferred对象中，当异步请求的结果准备就绪时，这一连串函数将被按顺序调用（这一连串函数被称为一个callback序列，或是一条callback链），一块儿添加的还有另一连串函数，当异步请求出现错误的时候，他们将被调用（称做一个errback序列，或是一条errback链）。异步库代码会在结果准备就绪时，调用第一个callback，或是在出现错误时，调用第一个errback，而后Deferred对象就会将callback或errback的返回结果传递给链中的下一个函数。
Deferred解决的问题
Deferred被设计用来帮助解决第二类并发问题——非计算集中型任务，而且延迟时间是能够估计的。等待硬盘访问，数据库访问和网络访问的函数都属于这一类，尽管时间延迟不尽相同。
Deferred被设计用来使Twisted程序能够无阻塞地等待数据，直到数据准备就绪。为了达到这个目的，Deferred为库与应用程序提供了一个简单的callback管理接口。库能够经过调用Deferred.callback来把准备就绪的数据传回给应用程序，或者调用Deferred.errback来报告一个错误。应用程序能够按它们但愿的顺序，设置结果处理逻辑，以callback与errback的形式添加到Deferred对象中去。
使 CPU尽量的有效率，是Deferred与该问题的其余解决方案背后的基本思路。若是一个任务在等待数据，与其让CPU（以及程序自己！）眼巴巴地等着数据（对于进程，这一般叫作“阻塞”），不如让程序同时执行些别的操做，而且同时留意着某些信号——一旦数据准备就绪，程序就能够（但不是当即——译者注）回到刚才的地方继续执行。
在Twisted里，一个函数返回一个Deferred对象，意味着它给调用者一个信号：它在等待数据。当数据准备就绪后，程序就会激活那个Deferred对象的callback链，来处理数据。
Deferred——数据即将到来的信号
在以前咱们发送电子邮件的例子中，父函数调用了一个链接远程服务器的函数。异步性要求这个链接函数必须不等待结果而直接返回，父函数才能够作其余事情。但是，父函数或者它的控制程序又是怎么知道链接还没有创建的呢？当链接创建后，它又是怎么使用链接的呢？
Twisted有一个对象能够做为这种状况的一个信号。链接函数返回一个twisted.internet.defer.Deferred对象，给出一个操做还没有完成的信号。
Deferred有两个目的。第一，它说“我是一个信号，只是通知你无论你刚才要我作的什么，结果尚未出来”。第二，你可让Deferred在结果出来后执行你的东西。
callback
添加一个callback——这就是你让Deferred在结果出来后执行你东西的办法，也就是让Deferred在结果出来后调用一个方法。
有一个Twisted库函数返回Deferred，就是twisted.web.client.getPage（这是一个异步获取网页的函数。——译者注）。在这个例子里，咱们调用了getPage——它返回了一个Deferred，而后添加了一个callback来处理返回的页面内容——固然处理是发生在数据准备就绪以后：
from twisted.web.client import getPage
from twisted.internet import reactor
def printContents(contents):
'''
这就是“callback”函数，被添加到Deferred，当“承诺了必定会有的数据”准备就绪后，
Deffered会调用它
'''
print "Deferred调用了printContents，内容以下："
print contents
# 中止Twisted事件处理系统————这一般有更高层的办法
reactor.stop()
# 调用getPage，它会立刻返回一个Deferred————承诺一旦页面内容下载完了，
# 就会把他们传给咱们的callback们
deferred = getPage('http://twistedmatrix.com/') //一旦调用getPage下载页面完成,则当即调用callback对应的函数.即addCallback(printContents)
中的printContents函数.
# 给Deferred添加一个callback————要求它在页面内容下载完后，调用printContents
deferred.addCallback(printContents)
# 启动Twisted事件处理系统，一样，这不是一般的办法
reactor.run()
添加两个callback是一种很是常见的Deferred用法。第一个callback的返回结果会传给第二个callback：
from twisted.web.client import getPage
from twisted.internet import reactor
def lowerCaseContents(contents):
'''
这是一个“callback”函数，被添加到Deferred，当“承诺了必定会有的数据”准备就绪后，
Deffered会调用它。它把全部的数据变成小写
'''
return contents.lower()
def printContents(contents):
'''
这是一个“callback”函数，在lowerCaseContents以后被添加到Deferred，
Deferred会把lowerCaseContents的返回结果做为参数，调用这个callback
'''
print contents
reactor.stop()
deferred = getPage('http://twistedmatrix.com/')
# 向Deferred中添加两个callback————让Deferred在页面内容下载完以后执行
# lowerCaseContents，而后将其返回结果做为参数，调用printContents
deferred.addCallback(lowerCaseContents) //当有多个addCallback的时候,第一个addCallback(lowerCaseContents)执行后的结果,会看成第二个addCallback(printContents)
函数的参数
deferred.addCallback(printContents)
reactor.run()
错误处理：errback
正如异步函数会在其结果产生以前返回，在有可能检测到错误以前返回也是能够的：失败的链接，错误的数据，协议错误，等等。正如你能够将callback添加到Deferred，你也能够将错误处理逻辑（“errback”）添加到Deferred，当出现错误，数据不能正常取回时，Deferred会调用它：
from twisted.web.client import getPage
from twisted.internet import reactor
def errorHandler(error):
'''
这是一个“errback”函数，被添加到Deferred，当出现错误事件是，Deferred将会调用它
'''
# 这么处理错误并非很实际，咱们只是把它打出来：
print "An error has occurred: <%s>" % str(error)
# 而后咱们中止整个处理过程：
reactor.stop()
def printContents(contents):
'''
这是一个“callback”函数，被添加到Deferred，Deferred会把页面内容做为参数调用它
'''
print contents
reactor.stop()
# 咱们请求一个不存在的页面，来演示错误链
deferred = getPage('http://twistedmatrix.com/does-not-exist')
# 向Deferred添加callback，以处理页面内容
deferred.addCallback(printContents)
# 向Deferred添加errback，以处理任何错误
deferred.addErrback(errorHandler)
reactor.run()
结论
在这篇文档中，你应该：
- 认识了为何复杂网络程序须要某种形式的并发性；
- 了解了Twisted框架用异步调用的形式支持并发；
- 了解了Twisted框架使用Deferred对象来管理callback链；
- 认识了
getPage函数如何返回一个Deferred对象； - 向那个Deferred对象添加了callback与errback；以及
- 认识了Deferred的callback链与errback链的触发。
参考资料
由于Deferred的抽象是Twisted编程中如此核心的一部分，以致于另外还有几篇关于它的详细的指南：
- 使用Deferred，一篇关于使用Deferred的更完整的指南，包括链式Deferred。
- 产生Deferred，一篇关于建立Deferred和触发他们callback链的指南。