Future 和 Task 从哪来、到哪去

前面的练习里你很少直接创建 Future，但一直在间接使用它。asyncio.sleep()、reader.readline()、queue.get() 都需要一个地方保存“以后才会有的结果”。这个地方就是 Future。Task 则负责推动 coroutine 往下跑。

Future 状态机

Future 要做的事不多：

• done()：结果是否已经可用。
• result()：取结果，失败时重新抛出异常。
• set_result()：生产者写入成功结果。
• set_exception()：生产者写入失败。
• add_done_callback()：完成后通知等待者。
• __await__()：让 Future 可以被 await。

比如 socket 现在还没数据，内部代码可以先给你一个 Future。等 socket 可读了，再把读到的数据写进这个 Future。你的业务代码只需要 await 它，不用自己写轮询。

Task 如何让 coroutine 继续执行

Task 包着一个 coroutine。事件循环叫醒 Task 时，Task 会让 coroutine 往前跑到下一个 await、return 或异常。用代码简化一下是这样：

try:
    yielded = coro.send(value)
except StopIteration as exc:
    task.set_result(exc.value)
except BaseException as exc:
    task.set_exception(exc)
else:
    yielded.add_done_callback(task._wakeup)

第一遍看源码，先抓住这几种情况：

sleep 的实现直觉

await asyncio.sleep(1)

线程没有真的睡在那里。发生的是：

1. 创建一个 Future。
2. 用 loop.call_later(1, future.set_result, None) 安排定时器。
3. 当前 Task await 这个 Future，暂停。
4. 1 秒后 timer callback 运行，Future 完成。
5. Task 的 wakeup callback 进入 ready 队列。

在 mini_asyncio 里可以看到这个教学版实现：

def sleep(delay, result=None):
    loop = get_running_loop()
    future = loop.create_future()
    loop.call_later(delay, future.set_result, result)
    return future

异常如何传播

如果协程里抛异常：

async def fail():
    raise ValueError("boom")

Task 会把异常记在自己身上。之后：

task = asyncio.create_task(fail())
await task

await task 会重新抛出 ValueError。如果你从不等待这个 Task，也不调用 task.result()，事件循环之后会提示“Task exception was never retrieved”。

Task 从创建到结束

阶段	触发点	内部动作
创建	create_task(coro)	绑定 loop，把 _step 放入 ready
第一次运行	事件循环运行 _step	coro.send(None)
等待	协程 await future	Task 暂停，给 future 注册回调
恢复	future 完成	_wakeup 把结果送回协程
成功结束	协程 return	Task 进入 done(result)
失败结束	协程 raise	Task 进入 done(exception)
取消	task.cancel()	下一次恢复时向协程注入 CancelledError

应用层少直接造 Future

写应用时通常不需要手动创建 Future。你更常写：

await asyncio.sleep(1)
await reader.readline()
await queue.get()

这些 API 内部已经帮你创建 Future、注册 I/O callback、设置结果。只有当你在写框架、封装 callback API，或自己实现 Queue、Lock 这类工具时，才更常直接使用 loop.create_future()。

小练习

打开 examples/mini_asyncio_runtime/mini_asyncio/core.py，找到：

• Future.__await__
• Task._step
• Task._wakeup
• sleep

给每个函数写一句自己的注释：它什么时候被调用，调用后会让哪个 Future 或 Task 变成 ready。