从 async_call_method() 开始探索

from tornado.concurrent import Future

def async_call_method(fun, *args, **kwargs):
    future = Future()
    // 定义一个闭包 finish
    def finish():
        try:
            result = fun(*args, **kwargs)
            if future._callbacks:
                IOLoop.current().add_callback(future.set_result, result)
            else:
                future.set_result(result)
        except:
            if future._callbacks:
                IOLoop.current().add_callback(future.set_exc_info, sys.exc_info())
            else:
                future.set_exc_info(sys.exc_info())
    child_gr = greenlet.greenlet(finish)
    child_gr.switch()
    return future

tornado 相关官方文档

Future 是一种用于并发编程的模式，首次引入是在 python 3.2 的 concurrent.futures 模块。

Future 对象是一个对于异步返回结果的占位符。

一个 Future 对象包含了一次异步操作的结果。在同步编程中，Futures 被用于等待从一个线程池或进程池里返回的结果；在 tornado 中，future 通常被用在 IOLoop.add_future 或者在一个 gen.coroutine 函数中 yielding 它们。

tornado.concurrent.Future 和 concurrent.futures.Future 相似，但是其不是线程安全的(因此，在单线程事件循环应用在速度更快)

async_call_method() 的来源

经过一番搜索，查询到 async_call_method() 这个函数来自于 github.com/snower/TorMySQL.

经过对该项目代码的仔细阅读，我发现了它是如何实现了 mysql 的异步操作。

tormysql.client.connect()

...
def connect(self):
    # 入口函数
    # 设置 future 占位符
    future = Future()

    # 定义回调函数
    def on_connected(connection_future):
        if connection_future._exc_info is None:
            future.set_result(self)
        else:
            future.set_exc_info(connection_future.exc_info())
    self._connection = Connection(defer_connect = True, *self._args, **self._kwargs)
    self._connection.set_close_callback(self.connection_close_callback)

    # 用 greenlet 包装 self._connection.connect 并返回 future
    # 要使 async_call_method 包装后的函数有非阻塞的特性，必须达成以下要求
    # 1. 函数可以访问 父greenlet
    # 2. 函数中所有 IO 操作均支持非阻塞(比如: 非阻塞由 socket 的 non-blocking 特性支持)
    # 3. 函数中执行 IO 操作后立即将运行权交还给主函数(父greenlet, 如：ioloop 时间循环)(greenlet.switch)
    # 4. 函数中所有 IO 操作均返回 Future
    # 5. Future.callback 运行后立即将运行权(greenlet.switch)返回给当前函数(greenlet.current)，完成当前函数的剩余部分
    connection_future = async_call_method(self._connection.connect)

    # 当 connection_future 状态为 finished, 调用 on_connected()
    # finished => 调用 connection_future.set_result()
    IOLoop.current().add_future(connection_future, on_connected)
    return future
...

self._connection.connect()

...
        # IOStream 基于 tornado.iostream.IOStream
        sock = IOStream(sock)
        sock.set_close_callback(self.stream_close_callback)

        # getcurrent() 返回包装了当前函数的 greenlet
        child_gr = greenlet.getcurrent()
        # main 是指 父greenlet(主函数, 时间循环?)
        main = child_gr.parent
        assert main is not None, "Execut must be running in child greenlet"
...
    def connected(future):
        if self._loop_connect_timeout:
            self._loop.remove_timeout(self._loop_connect_timeout)
            self._loop_connect_timeout = None
    
        if future._exc_info is not None:
            child_gr.throw(future.exception())
        else:
            self._sock = sock
            # 将运行权交还给当前 greenlet
            child_gr.switch()
    
    # IOStream.connect 是 no-blocking 的 socket 操作
    future = sock.connect(address)
    # 给 sock.connect 操作添加回调函数
    self._loop.add_future(future, connected)
    # 然后把运行权交还给 父greenlet
    # 直到连接成功，connected() 中会将运行权交还给 当前greenlet
    main.switch()
...

结论

要使 async_call_method 包装后的函数有非阻塞的特性，必须达成以下要求

1. 函数可以访问 父greenlet

2. 函数中所有 IO 操作均支持非阻塞(比如: 非阻塞由 socket 的 non-blocking 特性支持)

3. 函数中执行 IO 操作后立即将运行权交还给主函数(父greenlet, 如：ioloop 时间循环)(greenlet.switch)

4. 函数中所有 IO 操作均返回 Future

5. Future.callback 运行后立即将运行权(greenlet.switch)返回给当前函数(greenlet.current)，完成当前函数的剩余部分

async_call_method 包装后的函数要实现非阻塞，最终还是依赖于 socket 的非阻塞
=> socket.setblocking(False)。

github.com/snower/TorMySQL 中于 mysql 的交互全部通过 IOStream() 的以下方法实现:

* def _handle_events(self, fd, events):  # ioloop 在事件发生时调用 _handle_events
* def _handle_connect(self): 
* def _handle_read(self):  # 当事件为读取事件时，读取数据到 buffer, 然后 future.set_result(data)
* def _handle_write(self):  # 当事件为写事件时，读取数据到 buffer, 然后 future.set_result(data)
* def read(self, num_bytes):
* def write(self, data):

通过对上述方法进行 设置 future 占位符，并基于 non-blocking socket 实现上述方法的非阻塞。