python中的asyncio模块-猿码集

1. 引言

asyncio 是 Python3.4 引入的一个标准库，用于编写异步代码。它提供了一种协程（coroutine）的方式，可以在单线程下实现多任务，避免了多线程代码中常见的锁、线程切换等问题，从而提高了程序的执行效率。在本文中，我们将深入探讨 asyncio 模块的使用和原理。

2. 协程与异步

2.1 协程

协程是一种轻量级的线程，也称为用户态线程。它可以在一个线程中实现多任务并发处理，而不需要进行线程上下文的切换。在 Python 中，使用 async def 定义一个协程函数，同时使用 await 关键字来挂起当前协程的执行，等待另一个协程的执行完成后再继续执行。

2.2 异步

在计算机中，异步通常指的是不等待某个操作的完成，而是在操作完成之前返回，继续执行其他操作，以提高程序的响应速度。在 asyncio 中，我们使用异步的方式来执行协程，通常使用 async/await 关键字来实现。

3. asyncio 的基本用法

3.1 定义协程函数

在 asyncio 中，我们使用 async def 关键字来定义协程函数。协程函数的执行顺序和普通函数不同，它需要使用 await 关键字等待另一个协程函数的执行结果，才能继续执行下去。


import asyncio
async def hello():
    print("Hello, world!")
await hello()

上述代码定义了一个协程函数 hello，并使用 await 关键字来等待它的执行结果。在 Python 3.7 及以上版本中，可以直接使用 asyncio.run() 函数来执行一个协程函数。


import asyncio
async def hello():
    print("Hello, world!")
asyncio.run(hello())

3.2 运行事件循环

在 asyncio 中，事件循环是非常重要的一个概念，它用于管理协程的执行顺序。我们可以使用 asyncio.get_event_loop() 函数来获取默认的事件循环，使用 loop.run_until_complete() 函数来运行协程，直到协程全部执行完成才停止。


import asyncio
async def hello():
    print("Hello, world!")
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(hello())

4. asyncio 的高级用法

4.1 asyncio.sleep()

asyncio.sleep() 函数用于等待一段时间后再继续执行协程。在等待期间，事件循环会挂起当前协程的执行，并开始执行其他协程。


import asyncio
async def hello():
    print("Start")
    await asyncio.sleep(1)
    print("End")
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(hello())

4.2 asyncio.create_task()

asyncio.create_task() 函数用于创建一个协程任务，将其添加到事件循环中。相比于直接使用 run_until_complete() 函数执行协程，这种方式更加灵活，可以同时运行多个协程。


import asyncio
async def foo():
    print("Foo")
async def bar():
    print("Bar")
loop = asyncio.get_event_loop()
task1 = loop.create_task(foo())
task2 = loop.create_task(bar())
loop.run_until_complete(asyncio.wait([task1, task2]))

4.3 asyncio.wait()

asyncio.wait() 函数用于等待多个协程任务全部执行完毕。


import asyncio
async def foo():
    print("Foo")
async def bar():
    print("Bar")
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [loop.create_task(foo()), loop.create_task(bar())]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

4.4 asyncio.gather()

asyncio.gather() 函数用于并行执行多个协程任务，并将它们的执行结果集合在一起返回。


import asyncio
async def my_sum():
    total = 0
    for i in range(10):
        total += i
        await asyncio.sleep(0.1)
    return total
async def my_product():
    product = 1
    for i in range(1, 6):
        product *= i
        await asyncio.sleep(0.2)
    return product
loop = asyncio.get_event_loop()
results = loop.run_until_complete(asyncio.gather(my_sum(), my_product()))
print(results)

4.5 asyncio.Lock()

asyncio.Lock() 函数用于创建一个锁对象，来控制多个协程之间的互斥访问。在一个协程获取了锁对象之后，其他协程就不能再获取该锁对象，直到该协程释放锁。


import asyncio
async def task(lock):
    print("start")
    async with lock:
        print("get lock")
        await asyncio.sleep(0.5)
    print("end")
loop = asyncio.get_event_loop()
lock = asyncio.Lock()
tasks = [task(lock) for i in range(10)]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))

5. 总结

本文介绍了 asyncio 模块的基本用法和高级用法，包括协程函数的定义、事件循环的运行、休眠、任务创建、任务等待、任务并行执行和锁对象等内容。了解这些内容对于编写高效的异步代码非常重要。希望本文可以帮助大家更好地理解和使用 asyncio 模块。

python中的asyncio模块