Python asyncio shield 函式說明

前陣子研究 asyncio 模組時，恰好看到其中 1 個函式 wait_for() ，該函式在 coroutine 超過時限時，會將其取消(cancel)，不過 asyncio 也有提供 1 個函式能夠保護 task 被取消，該函式為 shield() ，官方文件對於 shield() 函式的說明為：

Protect an awaitable object from being cancelled .

簡而言之，能夠防止 awaitables(coroutines, Tasks, Futures) 物件被取消。

不過，實際上該怎麼使用，官方文件並沒有著墨太多，因此本文將實際透過幾個範例摸索如何使用 shield() .

本文環境 #

• Python 3.9

asyncio.shield() #

官方文件中提到，如果想要防止 task 被取消，可以用 shield() 函式包住該 task:

To avoid the task cancellation , wrap it in shield() .

例如以下範例：

import asyncio


async def do_async_job():
    await asyncio.sleep(2)
    print('protect me from cancelling!')


async def main():
    task = asyncio.create_task(do_async_job())
    shield = asyncio.shield(task)
    print("shield's type =>", type(shield))
    try:
        await asyncio.wait_for(shield, timeout=1)
    except asyncio.TimeoutError:
        print('timeout!')


asyncio.run(main())

上述範例以 asyncio.shield(task) 包住 do_async_job() 這個 task, 理論上我們預期看到 asyncio.wait_for() 失去效果，希望因爲 asyncio.shield() 的效果，讓 asyncio.wait_for() 無法取消 task 的執行，最後導致 print('protect me from cancelling!') 仍被執行，而列印出 protect me from cancelling! 字串。

但是實際執行結果如下，只列印 timeout 之後就結束了：

$ python test_shield.py
shield's type => <class '_asyncio.Future'>
timeout!

這是為什麼？

先透過呼叫 canceled() 方法進一步查看 shield 與 task 的狀態，於第 17, 18 行查看 shield 與 task 2 個是否有被取消：

import asyncio


async def do_async_job():
    await asyncio.sleep(2)
    print('protect me from cancelling!')


async def main():
    task = asyncio.create_task(do_async_job())
    shield = asyncio.shield(task)
    print("shield's type =>", type(shield))
    try:
        await asyncio.wait_for(shield, timeout=1)
    except asyncio.TimeoutError:
        print('timeout!')
        print(f'shield canceled: {shield.cancelled()}')
        print(f'task canceled: {task.cancelled()}')


asyncio.run(main())

上述執行結果如下，從結果可以發現 task 確實沒有被取消，只有 shield 被取消而已：

$ python test_shield.py
shield's type => <class '_asyncio.Future'>
timeout!
shield canceled: True
task canceled: False

上述行為正好呼應官方文件的說明：

From the point of view of something(), the cancellation did not happen. Although its caller is still cancelled, so the “await” expression still raises a CancelledError .

對於 task 而言，它並沒有被取消，但對於 asyncio.wait_for() 而言，它取消的其實是 asyncio.shield() 所回傳的 Future 物件，所以 asyncio.wait_for() 依然會 raise TimeoutError , 因而造成列印完 timeout 就結束程式。

知道原因之後，我們就能夠修正錯誤，只要在 raise TimeoutError 後，以 await task 等待其執行即可：

import asyncio


async def do_async_job():
    await asyncio.sleep(2)
    print('protect me from cancelling!')


async def main():
    task = asyncio.create_task(do_async_job())
    shield = asyncio.shield(task)
    try:
        await asyncio.wait_for(shield, timeout=1)
    except asyncio.TimeoutError:
        await task

asyncio.run(main())

上述執行結果如下，得到我們預期的結果了！

$ python test_shield.py
protect me from cancelling!

以上就是使用 asyncio.shield() 可能需要注意的地方。

Happy coding!

References #

https://docs.python.org/3/library/asyncio-task.html#shielding-from-cancellation