Python异步编程：ASGI服务器与框架详解

ASGI 简介

随着 Python 3.5 中引入了 async/await 语法，异步编程逐渐成为开发者的新宠。然而，在此之前，Python 缺乏一个标准的低级接口来支持异步 Web 框架。ASGI 的出现填补了这一空白，它旨在为异步 Python Web 服务器、框架和应用程序之间提供标准化接口。

ASGI 是 WSGI 的精神继承者，专为具备异步功能的 Python Web 服务器、框架和应用程序设计，提供了一个统一的标准接口。

有关同步环境中的服务器及 WSGI，请参阅相关文章。

ASGI 服务器

Uvicorn

Uvicorn 是一款基于 uvloop 和 httptools 构建的高性能 ASGI 服务器。它支持 HTTP/1.1 和 WebSocket，并计划未来支持 HTTP/2。安装 Uvicorn 非常简单：

pip install uvicorn

编写一个简单的异步服务并使用 Uvicorn 运行：

async def app(scope, receive, send):
    assert scope['type'] == 'http'
    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!',
    })

启动服务命令：

uvicorn demo:app

Daphne

Daphne 是最早支持 Django Channels 的 ASGI 服务器之一，广泛应用于生产环境中。它支持 HTTP/1.1、HTTP/2 和 WebSocket。安装和运行 Daphne：

pip install daphne
daphne app:App

Hypercorn

Hypercorn 最初是 Quart 框架的一部分，后来分离成独立的 ASGI 服务器。它同样支持 HTTP/1.1、HTTP/2 和 WebSocket。安装和运行 Hypercorn：

pip install hypercorn
hypercorn app:App

ASGI 框架

您可以使用上述任何 ASGI 服务器运行兼容 ASGI 的框架。以下是几个流行的 ASGI 框架：

Starlette

Starlette 是一个轻量级的 ASGI 框架/工具包，适用于构建高性能异步服务，支持 HTTP 和 WebSocket。

Django Channels

Django Channels 是为 Django 提供异步支持的扩展，允许处理 WebSocket、后台任务和长期连接，同时保持应用程序代码在标准线程上下文中运行。

Quart

Quart 是一个与 Flask API 兼容的 ASGI 框架，保留了 Flask 的风格，增加了异步、WebSocket 和 HTTP/2 支持。编写一个简单的 Quart 服务：

from quart import Quart
app = Quart(__name__)

@app.route('/')
async def hello():
    return 'hello'

app.run()

Quart 继承了 Flask 的所有功能，包括路由、中间件、会话、模板和蓝图等。

FastAPI

FastAPI 是一个基于 Starlette 和 Pydantic 的现代 API 框架，支持 Python 3.6+ 类型声明，提供自动数据转换和验证。它以高性能著称，接近 Node.js 和 Go 的速度，是最快的 Python 框架之一。FastAPI 还能自动生成交互式 API 文档 UI，如 SwaggerUI 和 ReDoc。