Python异步IO——协程

核心概念

​​1.异步 I/O (Asynchronous I/O)​​：一种非阻塞的 I/O 操作模式。当程序执行一个 I/O 操作（如网络请求、文件读写）时，它​​不会等待​​该操作完成，而是​​立即返回​​去执行其他任务。当 I/O 操作完成后，再回来处理结果。这极大地提高了程序的吞吐量和资源利用率。

2.​​协程 (Coroutine)​​：一种比线程更轻量级的​​用户态线程​​，由程序员在代码中控制调度。它可以在执行过程中​​暂停​​（await）让出 CPU，并在适当的时候​​恢复​​执行。协程是实现异步编程的基石。

3.​事件循环 (Event Loop)​​：异步编程的​​核心引擎​​。它不断地监听并执行各种任务（如协程、I/O 事件、回调函数），当一个任务等待 I/O 时，事件循环会挂起该任务并执行其他可运行的任务，从而实现单线程内的并发。

1. 定义协程

使用 async def来定义一个协程函数：

import asyncioasync def my_coroutine():print("Hello")await asyncio.sleep(1)  # 模拟一个异步I/O操作，睡眠1秒print("World")

2. 运行协程

使用 asyncio.run()来运行一个协程：

asyncio.run(my_coroutine())

3. 创建任务

使用 asyncio.create_task()将协程包装成一个 ​​Task​​ 对象，以便并发执行：

async def main():task1 = asyncio.create_task(my_coroutine())task2 = asyncio.create_task(my_coroutine())await task1await task2asyncio.run(main())

4. 并发执行多个协程

使用 asyncio.gather()来同时运行多个协程，并等待它们全部完成：

async def main():await asyncio.gather(my_coroutine(),my_coroutine(),my_coroutine())asyncio.run(main())

以下代码展示了同步和异步方式处理多个网络请求的性能差异：

传统的生产者-消费者模型是一个线程写消息，一个线程取消息，通过锁机制控制队列和等待，但一不小心就可能死锁。

如果改用协程，生产者生产消息后，直接通过yield跳转到消费者开始执行，待消费者执行完毕后，切换回生产者继续生产，效率极高：